CN102025478A - 数据传送、接收的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据传送方法，该方法包括：将待传送的数据流映射至正交频分复用多址OFDMA子载波；调度所述OFDMA子载波；复用所述OFDMA子载波，生成OFDMA帧；传送所述OFDMA帧。本发明还公开一种数据接收方法，该方法包括：接收OFDMA帧；对所述OFDMA帧进行数字滤波处理，获得OFDMA子载波；调度所述OFDMA子载波；解映射所述OFDMA子载波，恢复出原始数据流发往用户网络。本发明同时公开一种数据传送装置和数据接收装置。采用本发明可以实现基于OFDMA子载波的交叉连接能力，不但支持所有从节点到主节点的汇聚业务，还支持从节点两两之间的专线连接。

Description

数据传送、接收的方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及数据传送、接收的方法及装置。
背景技术
OFDM(Orthogonal Fre-quency Division Multiplexing，正交频分复用)是FDM(Fre-quency Division Multiplexing，频分复用)技术的一种。在OFDM系统中，为了使频谱的效率达到最大，子载波是有重叠部分的。通常有重叠的相邻信道会互相干扰，但是，在OFDM系统中，子载波彼此之间精确正交，每个子载波的功率最大值点直接对应于相邻信道功率的最小值点，这些子载波就能够部分重叠而不互相干扰。因此，OFDM系统可以在不引起相邻信道间干扰的同时，将频谱的效率最大化。由于随着信道带宽的增加，信道的传送速率也随之增加，所以与普通的FDM系统相比，OFDM系统允许更高的数据吞吐量，更有效地利用频谱。
OFDM系统采用数字信号处理技术，各子载波的产生和接收由数字信号处理算法完成，包括IFFT(Inverse Fast Fourier Transform，快速傅里叶逆变换)、FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)，极大地简化了系统的结构。同时为了提高频谱利用率，使各子载波上的频谱相互重叠，并且这些频谱在整个符号周期内满足正交性，从而保证接收端能够不失真地复原信号。
定义基带信号u(t)，如下表达式：
SB(t)＝Re[u(t)]
u ( t ) = Σ n = 0 N - 1 d n · e j 2 πn f 0 t , d n = a n + j b n
在周期T内实现N个抽样，得到：
u ( k N f 0 ) = Σ n = 0 N-1 d n · e j 2 πn f 0 k N f 0 = Σ n = 0 N - 1 d n · e j 2 πnk N = Σ n = 0 N - 1 d n · ( e j 2 π N ) nk , ( k = 0,1,2 , . . . , N - 1 )
u(k)＝IFFT(dn)＝IFFT(an+jbn)
这就是OFDM调制过程，也就是IFFT/IDFT(Inverse Discrete FourierTransform离散傅里叶逆变换)运算过程。
OFDM解调过程就是FFT/DFT(Inverse Discrete Fourier Transform离散傅里叶逆变换)过程：
u ( t ) = s I ( t ) + j s Q ( t ) = Σ n = 0 N - 1 d n · e j 2 πn f 0 t
dn＝FFT(u(k))
OFDM是无线4G LTE(Long Term Evolution，长期演进)的核心技术，将其应用于光网络领域也是业界的技术热点之一；最初是将其应用于高速率传送系统中，改善系统的抗色散能力。现在将OFDM技术应用于光网络，或OFDM在环形网络中的应用等，也是最新的技术热点。
现有技术中提供一种利用OFDMA(Orthogonal Fre-quency Division Multiplexing ACESS，正交频分复用多址)技术来实现的传送网络，该传送网络将OFDMA技术和ROADM(Reconfigurable Optical Add-drop Multiplexer，可重构型光分插复用设备)技术相集成，在接入环境中应用，以环形网络代替现有无源光网络的树形网络。在一个环网中，每个网络节点按OFDM子载波的数量来分配环路带宽，且每个节点的发送波长都是不相同的G.692波长，所有节点共享同一个OFDMA帧，且以不同的波长相叠加；节点中的光接收器是一个多波长的接收器，将所有波长同时接收，其支路板卡具有OFDMA所需要的数字信号处理(IFFT/FFT)、AD(模数)/DA(数模)转换、M-QAM(M-Quadrature Amplitude Modulation，M进制正交幅度调制)编码/解码，端口数据流量监视等功能。从主节点OLT(Optical Line Terminal，光纤线路终端)经两个环路方向发送到目的ONU(Optical Network Unit，光纤网络单元)的下行OFDMA信号达到ONU后，经过SPLITTER(分流器)到达二选一光开关，到达ONU中的AD转换器，转换为数字信号后再经过数字下变频和FFT处理和M-QAM解码过程，恢复出数据信号。ONU的下行处理过程需要OLT的授权，才能DROP DWON(落地或分离)所分配到的OFDMA子载波；ONU的上行通过监视缓存中的数据流量，向OLT发出带宽请求，OLT接收所有ONU的带宽请求后，经过带宽分配算法计算分配结果，然后发送带宽授权信号给各ONU。
在环网上的帧结构为TDD(Time Division Duplex，时分双工)方式，也就是上行和下行组成同一个大帧，在时间上分为上行子帧和下行子帧，且上行子帧中采用了OFDMA和TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)的二维帧结构方式，以125US为单位划分时隙；在每个时隙中装载的是上行突发包，其格式与GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network，千兆无源光网络)中的上行突发包格式相似。
现有技术中还提供另一种OTN技术(Optical Transport Networks，光传送网)，ITU-T(International Telecommunications Union-Telecommunications Standardization section，国际电信联盟电信标准部)制订的OTN系列建议ITU-T G.709，G.798，G.87X已经成熟，业界的OTN产品已经在进行商用。OTN的主要任务是基于对1G速率以上的客户信号进行数字包封和传送，其交叉调度颗粒最小为1G级别，常用的交叉调度颗粒为1G/2.5G/10G级别。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中存在如下不足：
1、仅支持所有从节点到主节点的汇聚业务，不支持从节点两两之间的专线连接；
2、通道颗粒较粗，对1GBIT/S以上的速率可实现调度，对低于1G的子速率业务不能实现灵活的调度；而在骨干网络上仍然存在基于流的调度要求，这些流是速率可变的，且低于1G速率，例如HDTV视频流，或一个155MBIT/S的数据流等；
3、不是从一个传送技术体制上来进行改进，仅局限OFDM技术在WDM环网上的应用，没有考虑到与现有传送体制的关系和融合问题；
4、由于多波长共享一个OFDMA帧，环路容量与波长数量没有关系，体现不出多波长网络的大容量能力。
发明内容
本发明实施例提供一种数据传送方法，用以通过OFDMA子载波调度实现任意节点之间的连接，该方法包括：
将待传送的数据流映射至正交频分复用多址OFDMA子载波；
调度所述OFDMA子载波；
复用所述OFDMA子载波，生成OFDMA帧；
传送所述OFDMA帧。
本发明实施例还提供一种数据接收方法，用以通过OFDMA子载波调度实现任意节点之间的连接，该方法包括：
接收OFDMA帧；
对所述OFDMA帧进行数字滤波处理，获得OFDMA子载波；
调度所述OFDMA子载波；
解映射所述OFDMA子载波，恢复出原始数据流发往用户网络。
本发明实施例还提供一种数据传送装置，用以通过OFDMA子载波调度实现任意节点之间的连接，该装置包括：
支路单元，用于将待传送的数据流映射至OFDMA子载波；
交叉单元，用于将来自支路单元的所述OFDMA子载波调度至线路单元；
线路单元，用于对所述OFDMA子载波进行复用处理，生成OFDMA帧；以及，传送所述OFDMA帧。
本发明实施例还提供一种数据接收装置，用以通过OFDMA子载波调度实现任意节点之间的连接，该装置包括：
线路单元，用于接收OFDMA帧；对所述OFDMA帧进行数字滤波处理，获得OFDMA子载波；
交叉单元，用于将来自线路单元的所述OFDMA子载波调度至支路单元；
支路单元，用于对所述OFDMA子载波进行解映射处理，恢复出原始数据流发往用户网络。
本发明实施例中，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波；调度所述OFDMA子载波；复用所述OFDMA子载波，生成OFDMA帧；传送所述OFDMA帧；不同于现有技术中基于多波长在光域叠加OFDMA帧，而是基于电层处理OFDMA帧，在电层上进行子载波或通道的复用，从而实现基于OFDMA子载波的交叉连接能力，不但支持所有从节点到主节点的汇聚业务，还支持从节点两两之间的专线连接。
本发明实施例中，接收OFDMA帧；对所述OFDMA帧进行数字滤波处理，获得OFDMA子载波；调度所述OFDMA子载波；解映射所述OFDMA子载波，恢复出原始数据流发往用户网络；不同于现有技术中基于多波长在光域叠加OFDMA帧，而是基于电层处理OFDMA帧，在电层上进行子载波或通道的解复用，从而实现基于OFDMA子载波的交叉连接能力，不但支持所有从节点到主节点的汇聚业务，还支持从节点两两之间的专线连接。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中数据传送方法的处理流程图；
图2为本发明实施例中OFDMA子载波映射及复用示意图；
图3为本发明实施例中OFDMA-ODUi格式示意图；
图4为本发明实施例中OFDMA帧结构示意图；
图5为本发明实施例中数据传送方法的具体实例示意图；
图6为本发明实施例中数据接收方法的处理流程图；
图7为本发明实施例中经数字滤波后的OFDMA帧结构示意图；
图8为本发明实施例中从本节点流经的OFDMA帧结构示意图；
图9为本发明实施例中数据传送装置的结构示意图；
图10为本发明实施例中数据传送装置的具体实施示意图；
图11为本发明实施例中数据接收装置的结构示意图；
图12为本发明实施例中数据接收装置的具体实施示意图；
图13为本发明实施例中数据传送网元的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明实施例中，数据传送方法的处理流程可以包括：
步骤101、将待传送的数据流映射至OFDMA子载波；
步骤102、调度所述OFDMA子载波；
步骤103、复用所述OFDMA子载波，生成OFDMA帧；
步骤104、传送所述OFDMA帧。
由图1所示流程可以得知，本发明实施例中，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波；调度所述OFDMA子载波；复用所述OFDMA子载波，生成OFDMA帧；传送所述OFDMA帧；不同于现有技术中基于多波长在光域叠加OFDMA帧，而是基于电层处理OFDMA帧，在电层上进行子载波或通道的复用，从而实现基于OFDMA子载波的交叉连接能力，不但支持所有从节点到主节点的汇聚业务，还支持从节点两两之间的专线连接。
一个实施例中，在将待传送的数据流映射至OFDMA子载波之前，还可以包括：发起DBA(Dynamic Bandwidth Allocation，动态带宽分配)请求；接收根据所述DBA请求、业务优先级及带宽资源计算出的带宽分配信息；后续可以根据所述带宽分配信息，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波。如此实施是考虑到：若满足FE(Fast Ethernet，快速以太网)最大峰值速率传递，则子载波的分配是固定的，但实际上，FE端口中的数据流量是动态变化的，如果仅考虑最大的流量来分配子载波，无法有效利用线路带宽；因此，为了有效利用线路带宽，需要对多个FE端口进行统计复用。
本实施例中的统计复用过程具体实施时可以由主节点计算完成。从节点通过对各支路端口流量的统计，检测出来自用户网络的待传送数据流的流量，根据检测的流量产生对应各端口的DBA请求，插入到开销子载波中，传送到主节点进行处理；主节点在接收到各网元送来的DBA请求后，利用DBA算法，根据所述DBA请求、业务优先级及带宽资源进行公平带宽分配，得出各从节点网元的各支路接口所需要的带宽分配信息，或者称为带宽地图，包括子载波的数量和编号等信息，发送给各从节点；从节点按照所分配到的带宽地图进行映射处理，将支路流量即待传送的数据流映射到所分配到的OFDMA子载波上，经过子载波调度和复用后发送到目的节点。
假定有20个100MBIT/S的FE专线，对应20个LTE基站，传送数据共需要的线路容量为2GBIT/S，且有4个网元组成的环网，其中包括一主节点。由于本实施例中DBA算法是区分业务优先级实现的，所以DBA算法对高优先级业务不具备收敛能力，对低优先级业务进行统计复用，按照L2交换机在汇聚网络的应用情况，其收敛比通常为1∶10，本实施例的DBA算法的收敛比考虑到业务优先级情况，可以对低优先级业务的收敛比通常设置为1∶6到1∶8，假定有一半业务为高优先级业务，则平均可以达到1∶3到1∶4的收敛比，意味着本实施例的传送网络实际上可以接入60到80个FE端口，也就是60-80个LTE基站。
由此可见，本发明实施例可以实现很高的带宽利用效率，具体体现在，利用GIGABIT ETHERNET(千兆以太网)这种低成本的光发送和光接收器件就能实现2G以上的传送速率；随着A/D转换器的抽样速率提高和大容量、高速率DSP(Digital signal Processing，数字信号处理)技术的进步，带宽利用率还可以进一步提高。目前业界所能提供最高抽样速率的A/D转换器的抽样速率为56GBIT/S，且分辨率为6比特，所以在2.5GBIT/S的光通道上传送10GBIT/S数据流，或在10GBIT/S的光通道上传送40GBIT/S的数据流是完全可行的。
由于子载波通道的带宽是可变的，因而适合任意速率的子速率业务的传送，从2G无线基站的2MBIT/S数据流到3G的数个2MBIT/S数据流再到4G的上行50MBIT/S数据流和下行100MBIT/S数据流，或1G GIGABIT ETHERNET都可以利用本发明实施例中的子载波来传递。
再加上DBA的收敛能力，可为传送带宽带来很高的弹性，以上实施例从2GBIT/S的线路速率在初始带20个LTE基站，DBA 3-4倍的收敛比可以实现增加到60-80个LTE基站的扩容。DBA的收敛能力避免了调制带宽或子载波间隔按接入带宽线型增长的问题，进而避免对骨干网线性扩容的问题，收敛带宽同时还保证不同优先级业务的QOS，避免阻塞，这是DBA对提高子载波带宽利用率的一种体现。从而也说明这种弹性能很好的适应从2G到3G到4G的无线接入和固网宽带接入的带宽变化，是应用于接入和汇聚环境的很好的技术选择。
一个实施例中，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波时，可以包括：将所述数据流的速率适配至与所述OFDMA子载波的承载速率相一致。
具体实施时，将来自用户网络的待传送数据流经过适配协议，适配成与分配到的OFDMA子载波的承载速率相一致的数据流，例如，当每个子载波的承载速率为4MBIT/S时，传送的客户信号速率为10MBIT/S时，共需要3个OFDMA子载波，需要将10MBIT/S的数据流适配到12MBIT/S。
对于要求比特透明传送的业务，可以经过正塞入的方式实现速率调整，使其调整到所分配到的子载波的速率；对于以太网FE/GE、HDTV、或TDM等其他业务，可以通过GFP/GEM适配协议适配到所分配到的子载波速率。
一个实施例中，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波，可以包括：对所述数据流进行编码处理；对经编码处理后的所述数据流进行IFFT处理，调制至OFDMA子载波。其中，对所述数据流进行的编码处理可以是M-QAM或QPSK等编码处理。
如图2所示，具体实施时将待传送的数据流映射至OFDMA子载波，也可以包括：将待传送的数据流映射到OFDMA子载波净荷单元，再将OFDMA子载波净荷单元映射到OFDMA子载波数据单元。实施时，可以将待传送的数据流映射到OFDMA-OPU1(Optical channel Payload Unit，光通道净荷单元)，这是单个子载波净荷单元；或将速率为sub-rate(子速率)速率i倍的待传送数据流经适配后映射到OFDMA-OPUi，其中i为整数，OFDMA-OPUi表示净荷区容量为OFDMA-ODU1的i倍，也就是至少i个子载波。当然，可以将待传送的数据流先经过前述速率适配后形成sub-rate数据流，再进行映射处理。
OFDMA-OPUi净荷子载波加上开销子载波后就形成了OFDMA-ODUi(Optical channel Data Unit，光通道数据单元)格式，即子载波数据单元，如图3所示。当i＝1时，单个的OFDMA-OPU1净荷子载波如果再加上一个开销子载波，带宽利用率较低，此时可以通过捆绑的方式将多个子速率业务捆绑在一起来共用一个子载波；或在单个子速率业务传送时，在编码层中插入开销的方式进行管理。总之，开销子载波可根据需要设置。
在将待传送的数据流映射至OFDMA子载波后，调度所述OFDMA子载波后，对所述OFDMA子载波进行复用处理，生成OFDMA帧。对所述OFDMA子载波进行调度时，调度实体可以是OFDMA-ODUi，调度颗粒最小可以为单个子载波，也就是OFDMA-ODU1。以单个OFDMA子载波为粒度进行调度有多种方式，例如，可以将输入频率为第一频率(例如f1)的OFDMA子载波调度至输出频率为第一频率的OFDMA子载波；或者，也可以将输入频率为第一频率的OFDMA子载波的频率变换为第二频率(例如f2)后，调度至输出频率为第二频率的OFDMA子载波。
除以单个OFDMA子载波为粒度进行调度外，还可以在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度，即调度OFDMA-ODUi。例如，可以将输入频带为第一频带(例如B1)的OFDMA子载波数据单元调度至输出频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元；或者，也可以将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元的频带变换为第二频带(例如B2)后，调度至输出频带为第二频带的OFDMA子载波数据单元。当然，实施时还可以有其它调度OFDMA子载波的方式。
通过子载波的复用，将单个的子载波或通道，复用成完整的OFDMA帧；例如，如图2所示，可以将多个包含1个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元复用成包含多个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元，例如，将i个OFDMA-ODU1复用成OFDMA-ODUi，进一步，将复用后的多个包含多个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元通过子载波叠加，复用成OFDMA通道组，例如，将OFDMA-ODUi、OFDMA-ODUj、OFDMA-ODUk复用成OFDMA-CG(OFDMA子载波或通道构成的通道组)，也就是如图4所示的完整OFDMA帧结构；其中，OFDMA-ODUi为包含至少i个净荷子载波的通道。1≤i+j+k≤N，N为OFDMA帧中子载波的总数，也就是IFFT运算的N点数。
由图4可以得知，线路帧格式包含若干个OFDMA子载波，有些子载波可以分配用于传送开销，多数子载波用于传送数据；子载波的数量可以取决于子载波间隔和调制带宽，例如当A/D转换器的抽样频率为2GHz时，调制带宽为抽样频率的一半，也就是1GHz；假定子载波间隔为1MHz，则共需要1000个子载波。考虑到M-QAM编码可以提高带宽利用率，例如16QAM可以达到4BIT/Hz的带宽利用率，这样；可以认为1MHz的子载波实际可以承载4MBIT/S的数字速率，也就是说，1GHZ的调制带宽实际上可以传送达4GBIT/S的数据速率。
一个实施例中，在调度所述OFDMA子载波进行复用处理，生成OFDMA帧之后，传送所述OFDMA帧之前，还可以包括：在所述OFDMA帧中插入循环前缀或帧间隔；进行数模转换处理。
一个实施例中，传送所述OFDMA帧，可以包括：将所述OFDMA帧适配至光通道或微波通道进行传送。例如，将OFDMA帧适配到OCH(Optical Channel，光通道)，如图2中就是将OFDM-CG适配到OCH，也就是波长，再经OCC(Optical Channel Carrier，光通道载波)、形成OCG(Optical Carrier Groups，光载波组)进行传送。所以本发明实施例也可以通过OCH的扩展来实现进一步的扩容。
结合图2可以看出，本发明实施例兼容了G.709的映射路径，在G.709的映射路径上增加了OFDMA子载波的映射路径。原来G.709中OTUK到OCH的适配都是使用直接调制，当OTUK(完全标准化的光通道传送单元)速率达到40GBIT/S以上时，直接调制会带来光域带宽的较大浪费，例如，当前的WDM网络中的波长间隔多数使用的是50Ghz间隔，当OTUK速率为100Gbit/s时，直接调制将会使光域的带宽超过一个波长间隔，在50GHz间隔的WDM网络中不能应用，所以通过前述M-QAM编码和IFFT处理后，提高频率利用效率，使得在50Ghz间隔的OCH系统中继续可以传送。所以本发明实施例与OTN体制在OCH层是兼容的，可以作为OTN现有体制的一种补充和完善，改进现有OTN的调制方式，提高频谱利用效率。随着A/D、D/A技术和高速ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)的进步，本发明实施例可以作为NG(Next Generation，下一代)OTN(Optical Transport Network，光传送网络)的一种技术选择。
从图2可以看出，OFDMA子载波和OCH实质上都是频域信号，对用户待传送数据流的信号透明性非常好；在这里，OFDMA子载波信号相当于中频调制信号，既可以直接再调制到光域OCH(Optical Channel，光通道)，也可以再调制到微波RF(Radio Frequency，射频)，例如，将上述500MHZ带宽的OFDMA基带或中频信号直接调制到E-BAND(E波段)微波，不需要经过其他处理，这比现有的其他TDM(Time Division Multiplex，时分复用)体制有突出的优势。通过这样的体制，真正把光传送(OCH)和无线传送(OFDMA)及微波传送(RF)融合起来，形成一个统一的技术体制，其中的OFDMA子载波处理是核心，对简化传送产品设计有很大的好处；与光层的波长的融合，更适合未来容量的扩展。
图5为上述数据传送方法实施例的示意图；图中所示方法主要包括：
将TDM业务、数据、视频等业务进行速率适配，即将待传送数据流的速率适配至与OFDMA子载波的承载速率相一致，例如经TDM适配协议、GFP/GEM适配使待传送数据流的速率适配到所分配到的子载波速率；
速率适配之后，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波，包括：对数据流进行编码层处理以及OFDMA子载波通道层处理，其中，OFDMA子载波通道层处理包括：对经编码处理后的所述数据流进行IFFT处理，调制至OFDMA子载波；调度OFDMA子载波；对OFDMA子载波进行复用处理，生成OFDMA帧；
之后传送生成的OFDMA帧，其中可以包括：将OFDMA帧适配至OCH经物理光纤传送，或适配至微波传送；
另外，图5中还示出了经DBA请求、DBA计算分配带宽的处理过程，即在将待传送的数据流映射至OFDMA子载波之前，发起DBA请求；接收根据所述DBA请求、业务优先级及带宽资源计算出的带宽分配信息，并根据所述带宽分配信息，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波。
本发明实施例还提供一种数据接收方法，如图6所示，其处理流程可以包括：
步骤601、接收OFDMA帧；
步骤602、对所述OFDMA帧进行数字滤波处理，获得OFDMA子载波；
步骤603、调度所述OFDMA子载波；
步骤604、解映射所述OFDMA子载波，恢复出原始数据流发往用户网络。
由图6所示流程可以得知，本发明实施例中，接收OFDMA帧；对所述OFDMA帧进行数字滤波处理，获得OFDMA子载波；调度所述OFDMA子载波；解映射所述OFDMA子载波，恢复出原始数据流发往用户网络；不同于现有技术中基于多波长在光域叠加OFDMA帧，而是基于电层处理OFDMA帧，在电层上进行子载波或通道的解复用，从而实现基于OFDMA子载波的交叉连接能力，不但支持所有从节点到主节点的汇聚业务，还支持从节点两两之间的专线连接。
具体实施时，可以接收光通道或微波通道传送的所述OFDMA帧；后续在对所述OFDMA帧进行数字滤波处理之前，将接收的OFDMA帧转换为电信号。
在将接收的OFDMA帧转换为电信号之后，对所述OFDMA帧进行数字滤波处理之前，还可以包括：进行模数转换处理；去除所述OFDMA帧中的循环前缀或帧间隔。
所述解映射处理可以包括：对所述OFDMA子载波进行FFT处理；对经FFT处理后的所述OFDMA子载波进行解码处理。
数字滤波处理就是将图4中的子载波分割成单个的子载波或分割成若干个通道，每个通道由多于一个以上的子载波构成。这是由于有些业务的带宽大于一个子载波所能承载的带宽。例如FE＝100Mbit/s时，至少需要25个上述子载波来承载。如图7所示，假定子载波1-25组成的通道用来传送一个FE业务，当这个通道调度进行解映射处理之前，其信号格式如图7所示，仅有所需要调度的子载波，其他位置为直流。该信号进行解映射处理时，进一步将其过滤成单个的子载波，然后经QAM解码，最后恢复成FE的NATIVE格式的信号送给用户网络。
反之，前述实施例的复用处理就是将送来的从本节点BYPASS(流经)的子载波或通道和支路ADD(迭加)的子载波或通道相叠加，其中从支路ADD的子载波或通道的格式和调度的子载波或通道格式相同或相似，例如图8和图7相叠加就成了一个图4所示的完整的OFDMA帧。
由于在接收方向可以将OFDMA帧之间的GAP去除掉，所以在解映射处理时的帧格式是连续等长的IFFT块；在一个方向的光纤中，OFDMA帧中的子载波所经过的传送路径相同，所以不存在子载波之间的时延差；但在环路上不同方向的光纤中的OFDMA帧因传送路径的不同，所以存在时延差。所以子载波或通道在交叉之前，可以通过BUFFER(缓存)将多个输入的OFDMA帧调整到系统内部帧的相位，相当于帧对齐处理。由于OFDMA帧周期较短，帧对齐所需的处理延时小，所以本实施例实现的交叉调度成立延时很小。具体的，由于IFFT的积分周期不长，按照上述1Ghz带宽计算，1000个子载波的最小子载波的周期为1US；即使多个IFFT共用一个GAP组成OFDMA帧，周期也是数个微妙级别，所以说，交叉处理延时很小，实现较为简单。
一个实施例中，调度所述OFDMA子载波，可以包括：
以单个OFDMA子载波为粒度进行调度，调度OFDMA子载波数据单元；
或，在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度。
其中，所述以单个OFDMA子载波为粒度，调度OFDMA子载波数据单元，可以包括：
将输入频率为第一频率的OFDMA子载波调度至输出频率为第一频率的OFDMA子载波；
或，将输入频率为第一频率的OFDMA子载波的频率变换为第二频率后，调度至输出频率为第二频率的OFDMA子载波。
在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度，可以包括：
将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元调度至输出频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元；
或，将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元的频带变换为第二频带后，调度至输出频带为第二频带的OFDMA子载波数据单元。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可以包括上述实施例方法中的全部或部分步骤，所述的存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘、光盘等。
本发明实施例中还提供了一种数据传送装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与数据传送方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如图9所示，本发明实施例中的数据传送装置可以包括：
支路单元901，用于将待传送的数据流映射至OFDMA子载波；
交叉单元902，用于将来自支路单元的所述OFDMA子载波调度至线路单元；
线路单元903，用于对所述OFDMA子载波进行复用处理，生成OFDMA帧；以及，传送所述OFDMA帧。
图10为图9所示数据传送装置的具体实施。如图9所示，一个实施例中，图9所示的数据传送装置还可以包括：
DBA请求单元904，用于在所述支路单元将待传送的数据流映射至OFDMA子载波之前，发起DBA请求；以及，接收根据所述DBA请求、业务优先级及带宽资源计算出的带宽分配信息；
支路单元901还可以用于根据所述带宽分配信息，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波。
一个实施例中，支路单元901可以包括：
物理层接口PHY9011，用于将所述数据流的速率适配至与所述OFDMA子载波的承载速率相一致。
一个实施例中，支路单元901可以包括：
编码模块9012，用于对所述数据流进行编码处理；
调制模块9013，用于对经编码处理后的所述数据流进行IFFT处理，调制至OFDMA子载波。
一个实施例中，支路单元901还可以用于：
将所述数据流映射到OFDMA子载波净荷单元；
将OFDMA子载波净荷单元映射到OFDMA子载波数据单元。
一个实施例中，交叉单元902还可以用于：
以单个OFDMA子载波为粒度进行调度，调度OFDMA子载波数据单元；
或，在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度。
一个实施例中，所述以单个OFDMA子载波为粒度，调度OFDMA子载波数据单元，包括：
将输入频率为第一频率的OFDMA子载波调度至输出频率为第一频率的OFDMA子载波；
或，将输入频率为第一频率的OFDMA子载波的频率变换为第二频率后，调度至输出频率为第二频率的OFDMA子载波。
一个实施例中，在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度，包括：
将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元调度至输出频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元；
或，将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元的频带变换为第二频带后，调度至输出频带为第二频带的OFDMA子载波数据单元。
一个实施例中，线路单元903还可以用于：
将多个包含1个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元复用成包含多个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元；
将复用后的多个包含多个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元通过子载波叠加，复用成OFDMA通道组。
一个实施例中，线路单元903可以包括：
插入模块9031，用于在生成OFDMA帧之后，在所述OFDMA帧中插入循环前缀或帧间隔；
数模转换模块9032，用于在传送所述OFDMA帧之前，对插入循环前缀或帧间隔后的所述OFDMA帧进行数模转换处理。
一个实施例中，线路单元903可以包括：
适配模块9033，用于将所述OFDMA帧适配至光通道或微波通道进行传送。
本发明实施例还提供一种数据接收装置，其结构如图11所示，可以包括：
线路单元1101，用于接收OFDMA帧；对所述OFDMA帧进行数字滤波处理，获得OFDMA子载波；
交叉单元1102，用于将来自线路单元的所述OFDMA子载波调度至支路单元；
支路单元1103，用于对所述OFDMA子载波进行解映射处理，恢复出原始数据流发往用户网络。
图12为图11所示数据接收装置的具体实施。如图11所示，一个实施例中，线路单元1101可以包括：
电信号转换模块11011，用于将接收的光通道或微波通道传送的所述OFDMA帧转换为电信号。
一个实施例中，线路单元1101还可以包括：
模数转换模块11012，用于在所述电信号转换模块将接收的OFDMA帧转换为电信号之后，进行模数转换处理；
去除模块11013，用于在对所述OFDMA帧进行数字滤波处理之前，去除经所述模数转换处理后的所述OFDMA帧中的循环前缀或帧间隔。
一个实施例中，图11所示数据接收装置还可以包括：
帧对齐单元1104，用于在调度所述OFDMA子载波之前，对所述OFDMA帧进行帧对齐处理。
一个实施例中，交叉单元1102还可以用于：
以单个OFDMA子载波为粒度，调度OFDMA子载波数据单元；
或，在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度。
一个实施例中，所述以单个OFDMA子载波为粒度，调度OFDMA子载波数据单元，可以包括：
将输入频率为第一频率的OFDMA子载波调度至输出频率为第一频率的OFDMA子载波；
或，将输入频率为第一频率的OFDMA子载波的频率变换为第二频率后，调度至输出频率为第二频率的OFDMA子载波。
一个实施例中，在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度，可以包括：
将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元调度至输出频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元；
或，将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元的频带变换为第二频带后，调度至输出频带为第二频带的OFDMA子载波数据单元。
一个实施例中，支路单元1103可以包括：
解调模块11031，用于对所述OFDMA子载波进行FFT处理；
解码模块11032，用于对经FFT处理后的所述OFDMA子载波进行解码处理。
下面举一具体实施说明图9所示数据传送装置、图11所示数据接收装置的具体实施。如图13所示，本例中以一数据传送网元实现图9所示数据传送装置、图11所示数据接收装置的功能，该数据传送网元由几大部分组成，包括线路单元(实现线路单元903、1101的功能)、交叉单元(实现交叉单元902、1102的功能)、支路单元(实现支路单元901、1101的功能)、定时单元和控制单元。
本例中支路单元包括对外连接的物理层接口PHY(实现物理层接口PHY9011、电信号转换模块11011的功能)、和M-QAM编解码部分(实现编码模块9012、解码模块11032的功能)，及IFFT/FFT部分(实现调制模块9013、解调模块11031的功能)，主要用于完成对客户信号的映射和解映射过程；包括对来自客户网络的FE/GE信号经过PHY的处理，到达M-QAM编码部分进行编码处理，然后经IFFT部分调制到所分配的子载波上，发送到交叉单元，这个过程为映射过程；或将交叉单元送来的子载波信号经过FFT处理，送给M-QAM进一步解码，恢复出FE/GE信号经过PHY部分发送到客户网络，这个过程为解映射过程。
交叉单元，主要完成基于OFDMA子载波的调度功能，可以是基于单个的OFDMA子载波的调度，也可以是基于多个子载波的调度，最小的调度颗粒为单个的OFDMA子载波；交叉单元的功能就是将来自支路的OFDMA子载波信号调度到相应的线路单元；或将来自线路单元的OFDMA子载波信号调度到相应的支路单元；或进行一些中间调度处理，如将线路单元1的OFDMA子载波调度到线路单元2、将支路单元1的OFDMA信号调度到支路单元2。
线路单元，包括数字滤波/IFFT复用部分，GAP插入(实现插入模块9031的功能)和去插入部分(实现去除模块11013的功能)，D/A(实现数模转换模块9032的功能)和A/D(实现模数转换模块11012的功能)部分，及O/E(实现电信号转换模块11011的功能)、E/O(实现适配模块9033的功能)光接口部分组成，主要完成将交叉单元送来的子载波经过IFFT复用成OFDMA线路帧格式，如图4所示；然后经过D/A转换和电光转换调制，发送到目的网元节点；或将来自其他网元的光信号转换为电信号，经过A/D转换器和数字滤波处理，发送到交叉单元。
图13所示的数据传送网元还可以包括DBA请求单元(实现DBA请求单元904的功能)，用于收集从各支路单元中PHY部分检测到的流量数据，并根据流量数据产生对应各支路接口的DBA请求，插入到开销子载波中，传送到主节点网元进行处理。
当图13所示的数据传送网元为主节点网元时，其结构还包括DBA算法单元，用于接收各从节点网元发送来的DBA请求，并根据DBA请求和业务优先级及带宽资源进行公平带宽分配，得出各从节点网元的各支路接口所需要的带宽分配信息，或者称为带宽地图，包括子载波的数量和编号等信息，发送给各从节点；然后各从节点按照所分配的带宽地图，将业务数据流映射到所分配的OFDMA子载波上。
图13所示数据传送网元中的定时单元和控制单元是作为一个设备所需要的，其中定时单元用于同步于外时钟，同时产生设备各单元所需要的定时信号，包括产生OFDMA帧定位信号，或产生IFFT/FFT运算中所需要的定时信号。其中控制单元负责对其他单元的初始配置管理和对外通信管理。
假定有20个100MBIT/S的FE专线，对应20个LTE基站，需要通过由图13所示的数据传送网元所组成的传送网络来传送，共需要线路容量为2GBIT/S，且有4个网元组成的环网，其中主节点网元配置有DBA算法模块，从节点网元配置有DBA请求模块。
本实施例在线卡中采用的A/D转换器的采样速率为1024MBIT/S，具体型号为：ADC291.这样调制带宽就是512Mhz；如果采用N＝1024个子载波来承载，那么每个子载波的带宽为512/1024＝500MHz；考虑到采用64QAM编码，频谱效率可以达到6BIT/HZ；再考虑到纠错和其他开销，实际的频谱效率可以达到4BIT/Hz，则500MHz的子载波带宽可以传送2000KBIT/S的数据流，因此可以计算出，一个FE数据流共需要50个净货子载波，再考虑到开销情况，假定分配一个子载波为开销子载波，也就是说，一个装载100M FE的OFDMA-ODUi的容量为50+1＝51个子载波，20路FE共需要1020个子载波来传递，剩下的子载波可为直流分量。
支路上的64QAM编码可用大规模FPGA来实现，IFFT/FFT可用VIRTEX-4IFFT CORE逻辑来实现。
线路上的数字滤波部分也可以利用FPGA或VIRTEX-4IFFT CORE逻辑来实现，而O/E和E/O的光器件可以采用价格便宜的GIGABIT ETHERNET光接收和光发送模块。
交叉单元是全数字处理，所以需要大规模的FPGA或VIRTEX-4IFFT CORE等逻辑来实现。
以上考虑的是满足FE最大峰值速率传递的情况，子载波的分配也是固定的，而实际上，FE端口中的数据流量是动态变化的，如果仅考虑最大的流量来分配子载波，这与TDM业务的传送方式本身没有实质区别，所以为了有效利用线路带宽，需要对20个FE端口进行统计复用。本实施例中的统计复用过程是由主节点的DBA算法模块公平分配带宽。
本实施例的另外一个优点就是可编程性，由于IFFT/FFT都是基于高速DSP处理，A/D转换器的抽样频率也是可以改变的，子载波的数量也是可以改变的，QAM的编码进制也是可以改变的，所以一种硬件条件下，通过设置不同的参数可以达到不同的性能。例如在距离较长时，可以降低QAM编码进制，或减少子载波数量等来达到较好的性能。
综上所述，本发明实施例中，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波；调度所述OFDMA子载波；复用所述OFDMA子载波，生成OFDMA帧；传送所述OFDMA帧；不同于现有技术中基于多波长在光域叠加OFDMA帧，而是基于电层处理OFDMA帧，在电层上进行子载波或通道的复用，从而实现基于OFDMA子载波的交叉连接能力，不但支持所有从节点到主节点的汇聚业务，还支持从节点两两之间的专线连接。
本发明实施例中，接收OFDMA帧；对所述OFDMA帧进行数字滤波处理，获得OFDMA子载波；调度所述OFDMA子载波；解映射所述OFDMA子载波，恢复出原始数据流发往用户网络；不同于现有技术中基于多波长在光域叠加OFDMA帧，而是基于电层处理OFDMA帧，在电层上进行子载波或通道的解复用，从而实现基于OFDMA子载波的交叉连接能力，不但支持所有从节点到主节点的汇聚业务，还支持从节点两两之间的专线连接。
另外，本发明实施例中，由于子载波通道的带宽是可变的，因而适合任意速率的子速率业务的传送。
本发明实施例从一个传送技术体制上来进行改进，并不局限OFDM技术在WDM环网上的应用，而是充分考虑了与现有传送体制的关系和融合问题；能够与光层和微波融合，可应用于微波传送，无源光网络领域，汇聚传送网络，城域传送网络及骨干传送网络。
在弹性方面，不同于现有技术的OFDMA帧的容量与波长数量没有关系，体现不出多波长的容量优势，其多波长仅仅时为了克服接收器的拍频噪声，而是在本发明实施例中，结合了DBA的统计复用，在单波长的利用率上体现出很高的弹性；如果通过增加波长OCH，则可按波长进行更大的扩容。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种数据传送方法，其特征在于，该方法包括：
将待传送的数据流映射至正交频分复用多址OFDMA子载波；
调度所述OFDMA子载波；
复用所述OFDMA子载波，生成OFDMA帧；
传送所述OFDMA帧。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待传送的数据流映射至OFDMA子载波之前，还包括：
发起动态带宽分配DBA请求；
接收根据所述DBA请求、业务优先级及带宽资源计算出的带宽分配信息；
所述将待传送的数据流映射至OFDMA子载波，包括：
根据所述带宽分配信息，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将待传送的数据流映射至OFDMA子载波，包括：
对所述数据流进行编码处理；
对经编码处理后的所述数据流进行IFFT处理，调制至OFDMA子载波。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将待传送的数据流映射至OFDMA子载波，包括：
将所述数据流映射到OFDMA子载波净荷单元；
将OFDMA子载波净荷单元映射到OFDMA子载波数据单元。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，调度所述OFDMA子载波，包括：
以单个OFDMA子载波为粒度，调度OFDMA子载波数据单元；
或，在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述以单个OFDMA子载波为粒度，调度OFDMA子载波数据单元，包括：
将输入频率为第一频率的OFDMA子载波调度至输出频率为第一频率的OFDMA子载波；
或，将输入频率为第一频率的OFDMA子载波的频率变换为第二频率后，调度至输出频率为第二频率的OFDMA子载波。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度，包括：
将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元调度至输出频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元；
或，将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元的频带变换为第二频带后，调度至输出频带为第二频带的OFDMA子载波数据单元。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，复用所述OFDMA子载波，生成OFDMA帧，包括：
将多个包含1个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元复用成包含多个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元；
将复用后的多个包含多个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元通过子载波叠加，复用成OFDMA通道组。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，传送所述OFDMA帧，包括：
将所述OFDMA帧适配至光通道或微波通道进行传送。
10.一种数据接收方法，其特征在于，该方法包括：
接收OFDMA帧；
对所述OFDMA帧进行数字滤波处理，获得OFDMA子载波；
调度所述OFDMA子载波；
解映射所述OFDMA子载波，恢复出原始数据流发往用户网络。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述调度所述OFDMA子载波之前，还包括：
对所述OFDMA帧进行帧对齐处理。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，解映射所述OFDMA子载波，包括：
对所述OFDMA子载波进行FFT处理；
对经FFT处理后的所述OFDMA子载波进行解码处理。
13.一种数据传送装置，其特征在于，该装置包括：
支路单元，用于将待传送的数据流映射至OFDMA子载波；
交叉单元，用于将来自支路单元的所述OFDMA子载波调度至线路单元；
线路单元，用于对所述OFDMA子载波进行复用处理，生成OFDMA帧；以及，传送所述OFDMA帧。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
DBA请求单元，用于在所述支路单元将待传送的数据流映射至OFDMA子载波之前，发起DBA请求；以及，接收根据所述DBA请求、业务优先级及带宽资源计算出的带宽分配信息；
所述支路单元进一步用于根据所述带宽分配信息，将待传送的数据流映射至OFDMA子载波。
15.如权利要求13或14所述的装置，其特征在于，所述支路单元进一步用于：
将所述数据流映射到OFDMA子载波净荷单元；
将OFDMA子载波净荷单元映射到OFDMA子载波数据单元。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述交叉单元进一步用于：
以单个OFDMA子载波为粒度，调度OFDMA子载波数据单元；
或，在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述以单个OFDMA子载波为粒度进行调度，调度OFDMA子载波数据单元，包括：
将输入频率为第一频率的OFDMA子载波调度至输出频率为第一频率的OFDMA子载波；
或，将输入频率为第一频率的OFDMA子载波的频率变换为第二频率后，调度至输出频率为第二频率的OFDMA子载波。
18.如权利要求16所述的装置，其特征在于，在由相同数量的OFDMA子载波组成的OFDMA子载波数据单元之间进行调度，包括：
将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元调度至输出频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元；
或，将输入频带为第一频带的OFDMA子载波数据单元的频带变换为第二频带后，调度至输出频带为第二频带的OFDMA子载波数据单元。
19.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述线路单元进一步用于：
将多个包含1个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元复用成包含多个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元；
将复用后的多个包含多个净荷子载波的OFDMA子载波数据单元通过子载波叠加，复用成OFDMA通道组。
20.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述线路单元包括：
适配模块，用于将所述OFDMA帧适配至光通道或微波通道进行传送。
21.一种数据接收装置，其特征在于，该装置包括：
线路单元，用于接收OFDMA帧；对所述OFDMA帧进行数字滤波处理，获得OFDMA子载波；
交叉单元，用于将来自线路单元的所述OFDMA子载波调度至支路单元；
支路单元，用于对所述OFDMA子载波进行解映射处理，恢复出原始数据流发往用户网络。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
帧对齐单元，用于在调度所述OFDMA子载波之前，对所述OFDMA帧进行帧对齐处理。
23.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述支路单元包括：
解调模块，用于对所述OFDMA子载波进行FFT处理；
解码模块，用于对经FFT处理后的所述OFDMA子载波进行解码处理。
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