CN102035603A - 基于eam的d8psk/ask正交光标记擦除和插入的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电吸收调制器的D8PSK/ASK正交光标记擦除和插入的方法与装置。通过耦合器将正交光标记信息分为功率相等的两路，上支路信号通过幅移键控信号解调器将正交调制信号中的振幅信息解调出来，然后通过反相器将解调出来的振幅信息逻辑取反并加载到电吸收调制器的电输入端口，下支路信号经过延迟及放大后加载到电吸收调制器的光输入端口，这样就可以擦除掉光载波信号上的振幅信息；擦除掉旧标记信息后的光载波经过光带通滤波器滤除啁啾，再通过掺铒光纤放大器进行功率放大后，加载到电吸收调制器的光输入端口，通过幅移键控调制方式将新标记信息加载到光载波的振幅上，从而完成新标记的插入。电吸收调制器擦除和插入标记时对载荷没有负面影响，又具有啁啾可控性、低驱动电压、低偏振敏感性、体积小和价格低，这使得整个网络系统的结构简单，成本低，对实现全光标记交换技术的发展有促进作用。

Description

基于EAM的D8PSK/ASK正交光标记擦除和插入的方法与装置

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别涉及一种基于电吸收调制器(EAM)的差分八相移键控/幅移键控(D8PSK/ASK)正交光标记擦除和插入的方法与装置。

背景技术

通信网的现状是光传输网与电交换网的并存，两个网之间大量的光/电、电/光接口适配和速率匹配操作，降低了网络资源利用率和网络性能。由于电的“速率瓶颈”与光的“处理瓶颈”，全电网与全光网均不现实。针对目前的交换技术状况与器件发展水平，通过采用数据信息在光域进行交换，而控制信息在节点处进行光电转换以控制数据信息，这样一种光电混合的光分组交换网是下一代通信网的发展方向。

光标记交换(OLS，Optical Label Switching)技术作为光分组交换网络的一种有效实现方式，综合了电信息处理的灵活性和光信号交换的大粒度特点，其主要思想是将业务数据信息与网络路由控制信息封装成光包，高速业务数据信息作为载荷在光域内进行传输与交换，而速率较低的路由控制信息采用光标记的形式，在每个节点将其转换为电信号加以处理。光标记的产生、提取、擦除与重写是光标记交换网的核心技术。正交光标记技术利用光信号的不同分量分别承载载荷和标记信息，具有较高的频谱利用率和接收机灵敏度，比较容易实现标记和载荷的分离，且不需要严格的时间同步，可提供不同等级的服务，而成为未来光通信交换网络的一种理想方案。

差分八相移键控/幅移键控(D8PSK/ASK)正交调制格式作为一种新型的正交光标记方案，在没有增加任何额外资源消耗的情况下，增大了光分组数据信号的传输速率，提高了网络传输容量与性能。在此正交调制方式上实现标记擦除的方法有采用光纤环路镜的光标签擦除滤波器，利用半导体-增益调制(SOA-XGM)作为波长变化器进行光标记擦除与插入，利用载波抑制的方式产生与旧标记相同的频率载波来代替旧标记的载波，通过调制再加入新的标记。这些方法都需要很多的器件，使得整个系统的花费很高，结构也比较复杂，在实现上有很高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服差分八相移键控/幅移键控正交光标记擦除和插入的现有方法消光比差、速率低、接收灵敏度不够的问题，提供了一种新型的标记擦除和插入的方法，用以改进信号质量和消光比，结构简单、实现容易。

本发明实施例提供了一种基于电吸收调制器的差分八相移键控/幅移键控正交光标记擦除和插入的方法，该方法包括：

A、在边缘路由器，将载荷和标记信息分别加载到光载波的相位与振幅上，形成差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

B、利用由单模光纤、色散补偿光纤、掺铒光纤放大器所组成的传输链路来传送所述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

C、在核心路由器处利用电吸收调制器擦除上述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号的标记信息，并在擦除旧标记后的光载波的振幅上加载新的标记，形成新的差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

D、利用传输链路将加载了新标记信息的正交调制信号传送至目的节点；

E、通过耦合器将接收到的加载了新标记信息的正交调制信号分为功率相等的两路，分别送入差分八相移键控信号解调器与幅移键控信号解调器，解调出载荷与标记信息。

上述方法中，步骤A所述，将载荷和标记信息分别加载到光载波的相位与振幅上，形成差分八相移键控/幅移键控正交调制信号的方法包括：

通过现场可编程门阵列(FPGA)芯片将所述载荷串并转换为三路并行信号，并进行差分预编码，将编码后的三路信号分别送入到三个相位调制器的电信号输入端口，使所述三路信号加载到光载波的相位上，生成差分八相移键控信号；将标记信息送入单臂马赫则德尔调制器的电输入端口，将上述差分八相移键控信号送入单臂马赫则德尔调制器的光输入端口，通过幅移键控调制方式将标记信息加载到光载波的振幅上，产生差分八相移键控/幅移键控正交调制信号。

上述方法中，步骤C所述在核心路由器处利用电吸收调制器擦除上述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号的标记信息，并在擦除旧标记后的光载波的振幅上加载新的标记的方法包括：

C1、旧标记的擦除：通过耦合器将上述正交调制信号分为功率相等的两路，上支路信号通过幅移键控信号解调器解调出原标记信息，利用反相器对原标记信息做逻辑非运算，并加载至电吸收调制器的电输入端口，下支路信号通过延时器后，利用掺铒光纤放大器对信号进行放大，将放大后的信号加载至电吸收调制器的光输入端口，完成旧标记的擦除；

C2、新标记的插入：通过光带通滤波器滤除在擦除旧标记时产生的啁啾，利用掺铒光纤放大器对滤波后的信号进行放大，并加载至电吸收调制器的光输入端口，电输入端口加载新标记信息，通过幅移键控调制方式将新标记加载到擦除旧标记后的光载波的振幅上，完成新标记的插入，形成新的差分八相移键控/幅移键控正交调制信号。

上述方法中，步骤E所述，通过耦合器将接收到的加载了新标记信息的正交调制信号分为功率相等的两路，分别送入差分八相移键控信号解调器与幅移键控信号解调器，解调出载荷与标记信息的方法包括：

E1、将步骤E中所述功率相等的两路信号中的一路信号送入差分八相移键控信号解调器并解调出载荷，其具体步骤包括：

E11、通过一个耦合器将所述功率相等的两路信号中的一路再次分为功率相等的两路信号，这两路信号依次通过耦合器、马赫则德尔干涉仪，将光载波所携带的相位差信息转化为八路携带了振幅信息的光信号，并通过光电检测器将这八路光信号转化为电信号；

E12、对经过同一个马赫则德尔干涉仪，并转化为电信号的两路信号做减法判决，上支路判决得到的两路信号即为步骤A所述三路并行信号中的两路，下支路判决得到的两路信号再经过逻辑异或运算便可得到步骤A所述三路并行信号中的另外一路，通过FPGA芯片对所产生的三路并行信号做并串转换，转换后的串行信号即为原载荷信息；

E2、将步骤E中所述功率相等的两路信号中的令一路信号送入幅移键控信号解调器并解调出标记信息，其具体步骤包括：

E21、正交信号首先经过光带通滤波器，滤除在信道中引入的噪声，再经过光电检测器将差分八相移键控/幅移键控正交光信号中的振幅信息转化为电信号；

E22、通过前置放大器将电信号放大，利用低通滤波器将放大后的电信号进行滤波整形，解调出标记信息。

本发明实施例还提供了一种基于电吸收调制器的差分八相移键控/幅移键控正交光标记擦除和插入的装置，所述装置包括发送装置、链路装置、标记擦除与插入装置及接收装置；

所述发送装置包括差分八相移键控/幅移键控正交调制信号生成模块；所述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号生成模块，用于将载荷信息通过差分八相移键控调制方式加载到光载波的相位上，将标记信息通过幅移键控调制方式加载到所述光载波的振幅上，从而生成差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

所述链路装置包括单模光纤、色散补偿光纤和掺铒光纤放大器，用于传输所述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号，并补偿在传输过程中引起的功率损耗及色散；

所述标记擦除与插入装置包括旧标记的擦除模块与新标记的插入模块；所述旧标记的擦除模块用于擦除发送装置发送过来的正交标记信号中的标记信息，使正交调制信号去正交化，变为只携带载荷信息的光载波信号；所述新标记的插入模块用于将新标记信息加载到去正交化后只携带载荷信息的光载波的振幅上，形成新的差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

所述接收装置包括差分八相移键控信号解调模块和幅移键控信号解调模块；所述差分八相移键控信号解调模块用于将插入了新标记信息的正交调制信号中的差分八相移键控信号解调出来并还原为原光分组数据中的载荷；所述幅移键控信号解调模块用于将插入了新标记信息的正交调制信号中的幅移键控信号解调出来并还原为新插入的标记信息。

上述发送装置中，所述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号生成模块包括：

激光器，产生稳定的光载波，并通过光纤送至相移为π的相位调制器的光信号输入端口；

FPGA高速电信号处理器，通过FPGA对所述光分组数据中的载荷进行串并转换，将一路速率为τ的串行信号转换为三路速率为τ/3的并行信号，并按照差分八相移键控的差分编码规则对这三路信号做差分预编码；

三个相位调制器，其相移依次为π、π/2、π/4，将所述经过差分预编码后的三路并行信号分别送入三个相位调制器，加载至光载波的相位上，生成差分八相移键控信号；

单臂马赫则德尔调制器，将所述标记信息加载至单臂马赫则德尔调制器的电输入端口，将所述加载了差分八相移键控信号的光载波送入单臂马赫则德尔调制器的光输入端口，通过幅移键控调制方式将标记信息加载到光载波的振幅上，生成差分八相移键控/幅移键控正交调制信号。

上述标记擦除与插入装置中，所述旧标记的擦除模块包括：

耦合器，用于将正交调制信号按功率平均分为两路；

ASK信号解调器，用于解调正交调制信号中的幅移键控信号；

反相器，用于将解调出来的幅移键控信号按逻辑取反；

延时器，用于正交调制信号的延迟；

掺铒光纤放大器，对延时后的正交调制信号的功率进行放大；

电吸收调制器，将逻辑取反后的幅移键控信号加载到电吸收调制器的电输入端口，光输入端口输入正交调制信号，从而擦除正交调制信号的振幅信息，使光载波上只携带载荷信息。

上述标记擦除与插入装置中，所述新标记的插入模块包括：

光带通滤波器，用于滤除在擦除旧标记时产生的啁啾；

掺铒光纤放大器，对擦除旧标记后的光波信号的功率进行放大；

电吸收调制器，通过幅移键控调制方式将新标记信息加载到擦除了标记后的光载波信号振幅上，生成新的正交调制信号。

上述接收装置中，所述差分八相移键控信号解调模块包括：

三个耦合器，用于将正交调制信号按功率平均分为两路；

四个马赫则德尔干涉仪，其相移依次为3π/8、-π/8、π/8、-3π/8，其时移均为3/τ，τ为光分组数据的比特速率，马赫则德尔干涉仪用于将差分八相移键控信号所携带的相位信息转换为振幅信息；

四个光电检测器，用于将光信号转换为电信号；

四个减法判决器，用于比较两路电信号的振幅大小，如果上支路电信号的振幅大于下支路，则判决器输出‘1’，否则输出‘0’，通过FPGA高速电信号处理器来实现此减法判决器功能；

逻辑异或器，用于将下支路经减法判决器输出的两路信号做逻辑异或运算；

FPGA高速电信号处理器，用于将经减法判决器输出的上支路两路信号与下支路一路信号做并串转换，将三路速率为τ/3的并行信号转换为一路速率为τ的串行信号，完成差分八相移键控信号的解调并还原出原光分组数据中的载荷。

上述接收装置中，所述幅移键控信号解调模块包括：

光带通滤波器，滤除正交调制信号在信道中引入的噪声；

光电检测器，将正交调制信号中的振幅信息转化为电信号；

电信号放大器，用于将小信号放大；低通滤波器，对电信号进行滤波整形，解调出新插入的标记信息。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中，通过耦合器将正交光标记信息分为功率相等的两路，上支路信号通过幅移键控信号解调器将正交调制信号中的振幅信息解调出来，然后通过反相器将解调出来的振幅信息逻辑取反并加载到电吸收调制器的电输入端口，下支路信号经过延迟及放大后加载到电吸收调制器的光输入端口，这样就可以擦除掉光载波信号上的振幅信息；擦除掉旧标记信息后的光载波经过光带通滤波器滤除啁啾，再通过掺铒光纤放大器进行功率放大后，加载到电吸收调制器的光输入端口，通过幅移键控调制方式将新标记信息加载到光载波的振幅上，从而完成新标记的插入。电吸收调制器擦除和插入标记时对载荷没有负面影响，又具有啁啾可控性、低驱动电压、低偏振敏感性、体积小和价格低，这使得整个网络系统的结构简单，成本低，对实现全光标记交换技术的发展有促进作用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的所述方法具体实现示意图一；

图2为本发明实施例提供的所述方法具体实现示意图二；

图3为本发明实施例提供的所述方法具体实现示意图三；

图4为本发明实施例提供的所述方法具体实现示意图四；

图5为本发明实施例提供的所述装置结构示意图一；

图6为本发明实施例提供的所述装置结构示意图二；

图7为本发明实施例提供的所述装置结构示意图三。

具体实施方式

图1为本发明基于电吸收调制器的差分八相移键控/幅移键控正交光标记擦除和插入方法的流程图。现结合图1，对本发明基于电吸收调制器的差分八相移键控/幅移键控正交光标记擦除和插入方法进行说明，具体如下：

步骤11：在边缘路由器(Edge Router)，将载荷和标记信息分别加载到光载波的相位与振幅上，形成差分八相移键控信号/幅移键控(D8PSK/ASK：Differential 8-Level Phase-Shift Keying/Amplitude-Shift Keying)正交调制信号。

该步骤中，将载荷和标记信息分别加载到光载波的相位与振幅上的方法包括：

步骤111，通过现场可编程门阵列(FPGA：Field-Programmable Gate Array)芯片将所述载荷串并转换为三路并行信号，并进行差分预编码，将编码后的三路信号分别送入到三个相位调制器(PM：Phase Modulation)的电信号输入端口，使所述三路信号加载到光载波的相位上，生成差分八相移键控(D8PSK)信号；

步骤112，将标记信息送入单臂马赫则德尔调制器(MZM：Mach-Zehnder Modulator)的电输入端口，将上述差分八相移键控信号送入单臂马赫则德尔调制器的光输入端口，通过幅移键控调制(ASK)方式将标记信息加载到光载波的振幅上，产生差分八相移键控/幅移键控(D8PSK/ASK)正交调制信号。

步骤12：利用由单模光纤(SMF：Single Mode Fiber)、色散补偿光纤(DCF：Dispersion Compensation Fiber)、掺铒光纤放大器(EDFA：Erbium Doped Fiber Amplifiers)所组成的传输链路来传送所述D8PSK/ASK正交调制信号。

将正交调制信号复用到光纤链路上的方法、及通过单模光纤、色散补偿光纤、掺铒光纤放大器对正交调制信号做色散补偿与功率补偿的方法都属于现有技术的内容，在此不再赘述。

步骤13：在核心路由器(Core Router)处利用电吸收调制器(EAM：Electro Absorption Modulator)擦除上述D8PSK/ASK正交调制信号的标记信息，并在擦除旧标记后的光载波的振幅上加载新的标记，形成新的D8PSK/ASK正交调制信号。

该步骤中，利用电吸收调制器(EAM)擦除上述D8PSK/ASK正交调制信号的标记信息，并在擦除旧标记后的光载波的振幅上加载新的标记的方法包括：

步骤131，通过耦合器(Coupler)将步骤12传送过来的正交调制信号分为功率相等的两路，上支路信号通过ASK信号解调器解调出原标记信息，利用反相器(Inverter)对原标记信息做逻辑非运算，并加载至EAM的电输入端口，下支路信号通过延时器后，利用EDFA对信号进行放大，将放大后的信号加载至EAM的光输入端口，完成旧标记的擦除；

步骤132，通过光带通滤波器(OBPF：Optical Band Pass Fiiter)滤除在擦除旧标记时产生的啁啾，利用EDFA对滤波后的信号进行放大，并加载至EAM的光输入端口，电输入端口加载新标记信息，通过ASK调制方式将新标记加载到擦除旧标记后的光载波的振幅上，完成新标记的插入，形成新的D8PSK/ASK正交调制信号。

步骤14：利用与步骤12相同的传输链路将加载了新标记信息的正交调制信号传送至目的节点。

步骤15：通过耦合器将接收到的加载了新标记信息的正交调制信号分为功率相等的两路，分别送入D8PSK信号解调器与ASK信号解调器，解调出载荷与标记信息。

该步骤中，将功率相等的两路信号分别送入D8PSK信号解调器与ASK信号解调器，解调出载荷与标记的方法包括：

步骤151，将步骤15中所述功率相等的两路信号中的一路信号送入D8PSK信号解调器并解调出载荷，其具体步骤包括：

步骤1511，通过一个耦合器(Coupler)将所述功率相等的两路信号中的一路再次分为功率相等的两路信号，这两路信号依次通过耦合器(Coupler)、马赫则德尔干涉仪(MZI：Mach-Zehnder Interferometer)，将光载波所携带的相位差信息转化为八路携带了振幅信息的光信号，并通过光电检测器(PIN)将这八路光信号转化为电信号；

步骤1512，对经过同一个MZI，并转化为电信号的两路信号做减法判决，上支路判决得到的两路信号即为步骤111中所述三路并行信号中的两路，下支路判决得到的两路信号再经过逻辑异或运算便可得到步骤111中所述三路并行信号中的另外一路，通过FPGA芯片对所产生的三路并行信号做并串转换，转换后的串行信号即为原载荷信息。

步骤152，将步骤15中所述功率相等的两路信号中的令一路信号送入ASK信号解调器并解调出标记信息，其具体步骤包括：

步骤1521，正交信号首先经过光带通滤波器(OBPF)，滤除在信道中引入的噪声，再经过光电检测器(PIN)将D8PSK/ASK正交信号中的振幅信息转化为电信号；

步骤1522，通过前置放大器将电信号放大，利用低通滤波器(LPF：Low Pass Filter)将放大后的电信号进行滤波整形，解调出标记信息。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面以一个具体实施例的具体实现过程为例，并参照附图2、3、4，对本发明实施例提供的基于电吸收调制器的D8PSK/ASK正交光标记擦除和插入的方法作进一步的详细描述。

首先，将来自接入网的光分组数据中的载荷，本发明实施例中以100Gb/s为例，通过串并转换变为33.3Gb/s的a、b、c三路信号，并对这三路信号进行差分预编码，差分预编码的逻辑表达式具体如下所示：

$I_k=(c+D_{k-1})(a\⊕b)(I_{k-1}\⊕a)+(\stackrel{\‾}{c}+D_{k-1})(I_{k-1}\⊕a)Q_{k-1}+\stackrel{\‾}{Q_{k-1}}\stackrel{\‾}{(I_{k-1}\⊕a)}(\stackrel{\‾}{c{D}_{k-1}}+\stackrel{\‾}{I_{k-1}\⊕b})+\mathrm{bc}\stackrel{\‾}{I_{k-1}{D}_{k-1}}$

$Q_k=\stackrel{\‾}{D_{k-1}}\left(\stackrel{\‾}{c+Q_{k-1}}\right)+D_{k-1}(Q_{k-1}\⊕a\⊕b)$

D_k＝a⊕b⊕c⊕D_k-1

其中，a、b、c表示输入的信号序列，I_k、Q_k、D_k表示此刻输出的信号序列，I_k-1、Q_k-1、D_k-1表示前一时刻的输出信号序列。

在本发明一个较佳实施例中，本发明实施例可以通过FPGA来实现载荷信号的串并转换以及差分预编码操作。

本发明实施例中，将I、Q、D三路信号分别加载到三个相位变化依次为(0，π)、(0，π/2)、(0，π/4)的相位调制器(PM1、PM2、PM3)。当I路信号为‘1’时，信号相位变化为π，当I路信号为‘0’时，信号相位不变；当Q路信号为‘1’时，信号相位变化为π/2，当Q路信号为‘0’时，信号相位不变；当D路信号为‘1’时，信号相位变化为π/4，当D路信号为‘0’时，信号相位不变。

在完成上述操作后，即完成了对光分组数据中载荷的D8PSK调制，将调制后的D8PSK信号输入到单臂马赫-曾德尔调制器(MZM)的光输入端口。将光分组数据中的标记信息，本发明实施例以10Gb/s为例，加载到单臂马赫-曾德尔调制器(MZM)的电输入端口，就可以通过ASK调制方式加载至D8PSK光信号的振幅上，从而实现信号的D8PSK/ASK正交联合调制，产生D8PSK/ASK正交调制信号。

其次，为了降低由于光纤介质的非线性效应而引起信号的色散及引入各类噪声，本发明实施例可以在发送过程中，对生成的D8PSK/ASK正交调制信号进行功率和色散补偿。具体的，可以设置两个EDFA，其一设置于边缘路由器后，用于提高D8PSK/ASK正交调制信号的发射功率，使D8PSK/ASK正交调制信号在光纤中传输距离足够长；其二设置于传输路径中或信号接收机前，用于增强信号在光纤传输中衰减的能量。另外，还可以应用SMF，用于给输入的D8PSK/ASK正交调制信号提供长距离传输路径，同时产生信号正色散；以及应用DCF，用于给D8PSK/ASK正交调制信号提供长距离传输路径，恰当补偿信号路经SMF而产生的正色散。其中DCF可置于SMF前、后或与SMF混合连接。

再次，通过传输链路传输后的D8PSK/ASK正交调制信号进入核心路由器，在本发明实施例中的核心路由器，正交调制信号首先经过耦合器分为功率相等的两路信号，上支路信号通过ASK信号解调器解调出原标记信息，利用反相器对原标记信息做逻辑非运算，在本发明实施例中可以通过FPGA芯片来实现反相器的功能，并加载至EAM的电输入端口，下支路信号通过延时器后，利用EDFA对信号进行放大，将放大后的信号加载至EAM的光输入端口，这样就可以擦除掉光载波的振幅信息，完成旧标记的擦除；

通过光带通滤波器滤除在擦除旧标记时产生的啁啾，利用EDFA对滤波后的信号进行放大，并加载至EAM的光输入端口，电输入端口加载新标记信息，通过ASK调制方式将新标记信息加载到擦除旧标记后的光载波的振幅上，完成新标记的插入，形成新的D8PSK/ASK正交调制信号。

新的D8PSK/ASK正交调制信号通过与上述相同设置的传输链路传送至目的节点。

最后，本发明实施例还涉及对D8PSK/ASK正交调制信号的接收以及解调过程，从而还原光分组数据中的载荷与标记信息。

具体的，在本发明实施例中，可以将接收到的D8PSK/ASK正交调制信号经过耦合器，由耦合器按功率平均分配成两部分，其中一部分D8PSK/ASK正交调制信号进入ASK信号解调过程，另一部分D8PSK/ASK正交调制信号进入D8PSK信号解调过程。

在ASK信号解调过程中，由OBPF选取恰当的滤波器带宽，用于滤除D8PSK/ASK正交调制信号在信道中引入的噪声。由光电检测器及前置电放大器接收OBPF的输出信号，并直接探测正交调制信号的信号强度，即将ASK信号从正交调制信号中分离出来转化为电信号，并将此微弱的电信号放大。通过LPF对所产生的电信号进行滤波整形，解调出上述新正交调制信号中的新标记信息。

在D8PSK信号解调过程中，将D8PSK/ASK正交调制信号经由第一级耦合器，分为功率相同的两部分信号，并送入第二级耦合器，由两路功率相同的信号变为四路功率相同的信号。为了便于理解，本发明实施例中可以根据附图4，将四路功率相同的信号，位于上方的两路信号称之为上支两路信号，位于下方的两路信号称之为下支两路信号。

将四路功率相同的信号分别进入四个马赫-曾德尔干涉仪，将四路信号的差分相位信息转换为幅度信息。

在本发明实施例的一个具体实施例中，所涉及的马赫-曾德尔干涉仪由耦合器、时延器、相移器构成，四个干涉仪的时延器均设置为3bit延时，相移器的相移依次为3π/8、-π/8、π/8、-3π/8。

光电检测器接收马赫-曾德尔干涉仪的输出信号，并将其转换为电信号。

减法判决器对同一干涉仪输出并转换为电信号的两路信号进行逻辑判决，若上路信号减去下路信号大于判决电平，则输出高电平，否则输出低电平。

在本发明实施例中，可将上支两路信号经减法判决处理后解调出来两路信号视为载荷信息经串并转换后的a、b支路，即第一原始信号和第二原始信号；另外，本发明实施例中，将下支两路信号经判决后解调出来的两路信号再进行逻辑异或运算即可得到载荷信息经串并转换后的c支路，即第三原始信号；将a、b、c三路原始信号通过FPGA进行并串转换即可得到完整的载荷信息。

综上所述，本发明实施例提供的基于电吸收调制器的D8PSK/ASK正交光标记擦除和插入的方法，通过耦合器将正交光标记信息分为功率相等的两路，上支路信号通过幅移键控信号解调器将正交调制信号中的振幅信息解调出来，然后通过反相器将解调出来的振幅信息逻辑取反并加载到电吸收调制器的电输入端口，下支路信号经过延迟及放大后加载到电吸收调制器的光输入端口，这样就可以擦除掉光载波信号上的振幅信息；擦除掉旧标记信息后的光载波经过光带通滤波器滤除啁啾，再通过掺铒光纤放大器进行功率放大后，加载到电吸收调制器的光输入端口，通过幅移键控调制方式将新标记信息加载到光载波的振幅上，从而完成新标记的插入。电吸收调制器擦除和插入标记时对载荷没有负面影响，又具有啁啾可控性、低驱动电压、低偏振敏感性、体积小和价格低，这使得整个网络系统的结构简单，成本低，对实现全光标记交换技术的发展有促进作用。

本发明实施例提供了一种基于电吸收调制器的D8PSK/ASK正交光标记擦除和插入的装置，如附图5所示，该装置包括发送装置51、链路装置52和54、标记擦除与插入装置53及接收装置55。

本发明实施例提供的发送装置51具体可以包括：

差分八相移键控/幅移键控正交调制信号生成模块511，用于将载荷信息通过差分八相移键控调制方式加载到光载波的相位上，将标记信息通过幅移键控调制方式加载到光载波的振幅上，从而生成差分八相移键控/幅移键控正交调制信号。

具体的，本发明实施例中，可以首先将来自接入网的光分组数据中的载荷(Payload)，通过串并转换变为三路信号。进一步还可以对三路信号进行差分预编码，差分预编码的逻辑表达式具体可如下所示：

$I_k=(c+D_{k-1})(a\⊕b)(I_{k-1}\⊕a)+(\stackrel{\‾}{c}+D_{k-1})(I_{k-1}\⊕a)Q_{k-1}+\stackrel{\‾}{Q_{k-1}}\stackrel{\‾}{(I_{k-1}\⊕a)}(\stackrel{\‾}{c{D}_{k-1}}+\stackrel{\‾}{I_{k-1}\⊕b})+\mathrm{bc}\stackrel{\‾}{I_{k-1}{D}_{k-1}}$

$Q_k=\stackrel{\‾}{D_{k-1}}\left(\stackrel{\‾}{c+Q_{k-1}}\right)+D_{k-1}(Q_{k-1}\⊕a\⊕b)$

D_k＝a⊕b⊕c⊕D_k-1

其中，a、b、c表示输入的信号序列，I_k、Q_k、D_k表示此刻输出的信号序列，I_k-1、Q_k-1、D_k-1表示前一时刻的输出信号序列。

然后，将编码后的三路信号分别加载到三个相位调制器，对光载波进行相位调制，从而生成D8PSK信号。

然后，本发明实施例还可以将光分组数据中的标记信息加载到MZM的电输入端口，将调制后的D8PSK信号输入到MZM的光输入端口，通过ASK调制方式加载至光载波的振幅上，从而实现信号的D8PSK/IRZ正交联合调制，产生D8PSK/ASK正交调制信号。

发送模块512，用于发送D8PSK/ASK正交调制信号。

本发明实施例提供的链路装置52和54具体可以包括：

为了降低由于光纤介质的非线性效应而引起信号的色散及引入各类噪声，本发明实施例提供的链路装置52和54，还可以对生成的D8PSK/ASK正交调制信号进行功率和色散补偿。比如，可以用掺铒光纤放大器(EDFA，Erbium Doped Fiber Amplifiers)来提高D8PSK/ASK正交调制信号的发射功率，或者放大在光纤传输中功率衰减的信号；再比如，可以利用单模光纤(SMF，Single Mode Fiber)和色散补偿光纤(DCF，Dispersion Compensation Fiber)，在给D8PSK/ASK正交调制信号提供长距离传输路径的同时，分别产生正的和负的信号色散。

本发明实施例提供的标记擦除与插入装置53具体可以包括：

旧标记擦除模块531，用于擦除发送装置发送过来的正交标记信号中的标记信息，使正交调制信号去正交化，变为只携带载荷信息的光载波信号。

具体的，本发明实施例中，通过耦合器将链路装置传送过来的正交调制信号分为功率相等的两路，上支路信号通过ASK信号解调器解调出原标记信息，利用反相器对原标记信息做逻辑非运算，并加载至EAM的电输入端口，下支路信号通过延时器后，利用EDFA对信号进行放大，将放大后的信号加载至EAM的光输入端口，完成旧标记的擦除。

新标记插入模块532，用于将新标记信息加载到去正交化后只携带载荷信息的光载波的振幅上，形成新的差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

具体的，本发明实施例中，通过光带通滤波器滤除在擦除旧标记时产生的啁啾，利用EDFA对滤波后的信号进行放大，并加载至EAM的光输入端口，电输入端口加载新标记信息，通过ASK调制方式将新标记加载到擦除旧标记后的光载波的振幅上，完成新标记的插入，形成新的D8PSK/ASK正交调制信号。

本发明实施例提供的接收装置55具体可以包括：

接收模块551，用于接收插入了新标记的D8PSK/ASK正交调制信号。

信号解调模块552，用于将接收模块551接收到的D8PSK/ASK正交调制信号，按功率平均分配后，分别进行D8PSK信号解调，以及ASK信号解调。

具体的，本发明实施例提供的信号解调模块552，具体可以如附图6所示，包括信号分配单元61，D8PSK信号解调单元62，以及ASK信号解调单元63。其中：

信号分配单元61，用于将接收到的正交调制信号，按功率平均分配后，分别分配至D8PSK信号解调单元62，以及ASK信号解调单元63。

D8PSK信号解调单元62，用于从正交调制信号中解调出光分组数据中的载荷信息。

具体的，D8PSK信号解调单元62具体可如附图7所示，包括：

信号分离单元621，用于将D8PSK/ASK正交调制信号经过两级耦合分离后，形成功率相同的四路信号，所述四路信号包括上支两路信号和下支两路信号；

信号处理单元622，用于对信号分离单元621所分离出的所述四路信号分别进行相位信息/幅度信息转换，光/电信号转换，以及减法判决处理；

逻辑异或处理单元623，用于对经过减法判决处理后所述下支两路信号进行逻辑异或处理，生成第三原始信号；

载荷解调单元624，用于将经过减法判决处理后的所述上支两路信号分别作为第一原始信号和第二原始信号，与所述逻辑异或处理单元623生成的第三原始信号进行并串转换，解调出光分组数据的载荷。

ASK信号解调单元63，用于从D8PSK/ASK正交调制信号中解调出新插入的标记信息。

信号解调模块552的具体操作过程，请参照所述基于电吸收调制器的D8PSK/ASK正交光标记擦除和插入的方法中，有关于附图2、4的描述。

综上所述，本发明实施例提供的基于电吸收调制器的D8PSK/ASK正交光标记擦除和插入的装置，通过耦合器将正交光标记信息分为功率相等的两路，上支路信号通过幅移键控信号解调器将正交调制信号中的振幅信息解调出来，然后通过反相器将解调出来的振幅信息逻辑取反并加载到电吸收调制器的电输入端口，下支路信号经过延迟及放大后加载到电吸收调制器的光输入端口，这样就可以擦除掉光载波信号上的振幅信息；擦除掉旧标记信息后的光载波经过光带通滤波器滤除啁啾，再通过掺铒光纤放大器进行功率放大后，加载到电吸收调制器的光输入端口，通过幅移键控调制方式将新标记信息加载到光载波的振幅上，从而完成新标记的插入。电吸收调制器擦除和插入标记时对载荷没有负面影响，又具有啁啾可控性、低驱动电压、低偏振敏感性、体积小和价格低，这使得整个网络系统的结构简单，成本低，对实现全光标记交换技术的发展有促进作用。

需要说明的是，本发明实施例提供的基于电吸收调制器的D8PSK/ASK正交光标记擦除和插入的装置中所涉及的标记擦除与插入装置，完全可以作为单独存在的一个功能器件(即独立于系统之外)进行保护，这种情况下，标记擦除与插入装置所能实现的功能，与此装置在系统中所能实现的功能完全相同，具体请参照系统及方法中的相关描述。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于电吸收调制器的差分八相移键控/幅移键控正交光标记擦除和插入的方法，其特征在于，该方法包括：

A、在边缘路由器，将载荷和标记信息分别加载到光载波的相位与振幅上，形成差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

B、利用由单模光纤、色散补偿光纤、掺铒光纤放大器所组成的传输链路来传送所述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

C、在核心路由器处利用电吸收调制器擦除上述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号的标记信息，并在擦除旧标记后的光载波的振幅上加载新的标记，形成新的差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

D、利用传输链路将加载了新标记信息的正交调制信号传送至目的节点；

E、通过耦合器将接收到的加载了新标记信息的正交调制信号分为功率相等的两路，分别送入差分八相移键控信号解调器与幅移键控信号解调器，解调出载荷与标记信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A所述将载荷和标记信息分别加载到光载波的相位与振幅上，形成差分八相移键控/幅移键控正交调制信号的方法包括：

通过现场可编程门阵列(FPGA)芯片将所述载荷串并转换为三路并行信号，并进行差分预编码，将编码后的三路信号分别送入到三个相位调制器的电信号输入端口，使所述三路信号加载到光载波的相位上，生成差分八相移键控信号；将标记信息送入单臂马赫则德尔调制器的电输入端口，将上述差分八相移键控信号送入单臂马赫则德尔调制器的光输入端口，通过幅移键控调制方式将标记信息加载到光载波的振幅上，产生差分八相移键控/幅移键控正交调制信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C所述在核心路由器处利用电吸收调制器擦除上述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号的标记信息，并在擦除旧标记后的光载波的振幅上加载新的标记的方法包括：

C1、旧标记的擦除：通过耦合器将上述正交调制信号分为功率相等的两路，上支路信号通过幅移键控信号解调器解调出原标记信息，利用反相器对原标记信息做逻辑非运算，并加载至电吸收调制器的电输入端口，下支路信号通过延时器后，利用掺铒光纤放大器对信号进行放大，将放大后的信号加载至电吸收调制器的光输入端口，完成旧标记的擦除；

C2、新标记的插入：通过光带通滤波器滤除在擦除旧标记时产生的啁啾，利用掺铒光纤放大器对滤波后的信号进行放大，并加载至电吸收调制器的光输入端口，电输入端口加载新标记信息，通过幅移键控调制方式将新标记加载到擦除旧标记后的光载波的振幅上，完成新标记的插入，形成新的差分八相移键控/幅移键控正交调制信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤E所述，通过耦合器将接收到的加载了新标记信息的正交调制信号分为功率相等的两路，分别送入差分八相移键控信号解调器与幅移键控信号解调器，解调出载荷与标记信息的方法包括：

E1、将步骤E中所述功率相等的两路信号中的一路信号送入差分八相移键控信号解调器并解调出载荷，其具体步骤包括：

E11、通过一个耦合器将所述功率相等的两路信号中的一路再次分为功率相等的两路信号，这两路信号依次通过耦合器、马赫则德尔干涉仪，将光载波所携带的相位差信息转化为八路携带了振幅信息的光信号，并通过光电检测器将这八路光信号转化为电信号；

E12、对经过同一个马赫则德尔干涉仪，并转化为电信号的两路信号做减法判决，上支路判决得到的两路信号即为步骤A所述三路并行信号中的两路，下支路判决得到的两路信号再经过逻辑异或运算便可得到步骤A所述三路并行信号中的另外一路，通过FPGA芯片对所产生的三路并行信号做并串转换，转换后的串行信号即为原载荷信息；

E2、将步骤E中所述功率相等的两路信号中的令一路信号送入幅移键控信号解调器并解调出标记信息，其具体步骤包括：

E21、正交信号首先经过光带通滤波器，滤除在信道中引入的噪声，再经过光电检测器将差分八相移键控/幅移键控正交光信号中的振幅信息转化为电信号；

E22、通过前置放大器将电信号放大，利用低通滤波器将放大后的电信号进行滤波整形，解调出标记信息。

5.一种基于电吸收调制器的差分八相移键控/幅移键控正交光标记擦除和插入的装置，其特征在于，所述装置包括发送装置、链路装置、标记擦除与插入装置及接收装置；

所述发送装置包括差分八相移键控/幅移键控正交调制信号生成模块；所述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号生成模块，用于将载荷信息通过差分八相移键控调制方式加载到光载波的相位上，将标记信息通过幅移键控调制方式加载到所述光载波的振幅上，从而生成差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

所述链路装置包括单模光纤、色散补偿光纤和掺铒光纤放大器，用于传输所述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号，并补偿在传输过程中引起的功率损耗及色散；

所述标记擦除与插入装置包括旧标记的擦除模块与新标记的插入模块；所述旧标记的擦除模块用于擦除发送装置发送过来的正交标记信号中的标记信息，使正交调制信号去正交化，变为只携带载荷信息的光载波信号；所述新标记的插入模块用于将新标记信息加载到去正交化后只携带载荷信息的光载波的振幅上，形成新的差分八相移键控/幅移键控正交调制信号；

所述接收装置包括差分八相移键控信号解调模块和幅移键控信号解调模块；所述差分八相移键控信号解调模块用于将插入了新标记信息的正交调制信号中的差分八相移键控信号解调出来并还原为原光分组数据中的载荷；所述幅移键控信号解调模块用于将插入了新标记信息的正交调制信号中的幅移键控信号解调出来并还原为新插入的标记信息。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，上述发送装置中，所述差分八相移键控/幅移键控正交调制信号生成模块包括：

激光器，产生稳定的光载波，并通过光纤送至相移为π的相位调制器的光信号输入端口；

FPGA高速电信号处理器，通过FPGA对所述光分组数据中的载荷进行串并转换，将一路速率为τ的串行信号转换为三路速率为τ/3的并行信号，并按照差分八相移键控的差分编码规则对这三路信号做差分预编码；

三个相位调制器，其相移依次为π、π/2、π/4，将所述经过差分预编码后的三路并行信号分别送入三个相位调制器，加载至光载波的相位上，生成差分八相移键控信号；

单臂马赫则德尔调制器，将所述标记信息加载至单臂马赫则德尔调制器的电输入端口，将所述加载了差分八相移键控信号的光载波送入单臂马赫则德尔调制器的光输入端口，通过幅移键控调制方式将标记信息加载到光载波的振幅上，生成差分八相移键控/幅移键控正交调制信号。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，上述标记擦除与插入装置中，所述旧标记的擦除模块包括：

耦合器，用于将正交调制信号按功率平均分为两路；

ASK信号解调器，用于解调正交调制信号中的幅移键控信号；

反相器，用于将解调出来的幅移键控信号按逻辑取反；

延时器，用于正交调制信号的延迟；

掺铒光纤放大器，对延时后的正交调制信号的功率进行放大；

电吸收调制器，将逻辑取反后的幅移键控信号加载到电吸收调制器的电输入端口，光输入端口输入正交调制信号，从而擦除正交调制信号的振幅信息，使光载波上只携带载荷信息。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，上述标记擦除与插入装置中，所述新标记的插入模块包括：

光带通滤波器，用于滤除在擦除旧标记时产生的啁啾；

掺铒光纤放大器，对擦除旧标记后的光波信号的功率进行放大；

电吸收调制器，通过幅移键控调制方式将新标记信息加载到擦除了标记后的光载波信号振幅上，生成新的正交调制信号。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，上述接收装置中，所述差分八相移键控信号解调模块包括：

三个耦合器，用于将正交调制信号按功率平均分为两路；

四个马赫则德尔干涉仪，其相移依次为3π/8、-π/8、π/8、-3π/8，其时移均为3/τ，τ为光分组数据的比特速率，马赫则德尔干涉仪用于将差分八相移键控信号所携带的相位信息转换为振幅信息；

四个光电检测器，用于将光信号转换为电信号；

四个减法判决器，用于比较两路电信号的振幅大小，如果上支路电信号的振幅大于下支路，则判决器输出‘1’，否则输出‘0’，通过FPGA高速电信号处理器来实现此减法判决器功能；

逻辑异或器，用于将下支路经减法判决器输出的两路信号做逻辑异或运算；

FPGA高速电信号处理器，用于将经减法判决器输出的上支路两路信号与下支路一路信号做并串转换，将三路速率为τ/3的并行信号转换为一路速率为τ的串行信号，完成差分八相移键控信号的解调并还原出原光分组数据中的载荷。

10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，上述接收装置中，所述幅移键控信号解调模块包括：

光带通滤波器，滤除正交调制信号在信道中引入的噪声；

光电检测器，将正交调制信号中的振幅信息转化为电信号；

电信号放大器，用于将小信号放大；低通滤波器，对电信号进行滤波整形，解调出新插入的标记信息。

Images