CN102946282B - 光传输系统、光收发单元及其相干频率调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光传输系统、光收发单元及其相干频率调整方法，光收发单元中增加了握手协议处理器和光功率调整器，混频器利用激光器的光信号作为本振光信号，握手协议处理器与对应的光收发单元交互各自的激光器频率锁定状态信号，并根据收到的激光器频率锁定状态信号锁定激光器的输出光信号的频率；光功率调整器根据收到的相干光信号的光功率调整激光器的输出光功率，使本振光信号的光功率达到最优化值。本发明，采用OSC或OTN开销的方式建立了东、西向光收发单元之间的协调机制，并采用光功率调整单元控制输出给混频器和调制器的光功率，从而可以在光收发单元中只用一个激光器，降低了WDM系统成本以及光收发单元的体积和功耗。

Description

光传输系统、光收发单元及其相干频率调整方法

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及光传输系统、光收发单元及其相干频率调整方法。

背景技术

移动互联、视频、宽带上网等业务的迅猛增长，给运营商城域网、骨干网带来了巨大流量压力。为了保障用户体验，运营商必须提升城域网、骨干网的容量，从而推动40Gbit/s、100Gbit/s甚至400Gbit/s、1Tbit/s等超高速WDM系统部署和研制。

随着WDM系统传输速率的提高，传输技术的发展也遇到了更高的挑战，为提高频谱效率、抑制线性损伤，提高OSNR容限以及提高接收机的动态范围，WDM系统需要依靠高级调制格式以及相干光通信技术来解决，如现有的40Gbit/s和100Gbit/s的WDM系统中，采用了相干双极化四相相移键控（DP-QPSK）调制方式，使系统达到与10Gbit/sWDM系统传输性能相近的水平。

相干光通信系统中，光收发单元的发送机采用外调制方式将用户输入信号调制到发送光信号上进行传输；在接收端，接收信号首先与一本振光信号进行相干耦合，然后由平衡接收机进行探测。根据本振光信号频率与发送信号光频率不等或相等，可分为外差检测和零差检测，零差检测要求本振光频率与信号光频率严格匹配并且相位锁定，而外差检测要求本振光频率和信号光频率相差保持在一定范围内，差异越小性能越高。

图1显示了现有相干光收发单元的原理框图。以西向发送、东向接收为例，西向光收发单元中的发送激光器的频率固定，用户信号经调制后加载到发送光信号上再由合波器形成相干信号发送给WDM网络。相干信号到达东向光收发单元后，与本振光混频输出中频信号供接收机接收，接收机根据中频信号的质量输出控制信号控制频率调整控制器调整本振激光器的输出频率，通过这种反馈控制，使得东向光收发单元的本振光频率接近于西向光收发单元的发送激光器的频率，实现传输性能的最优化。东向发送、西向接收的机理与以上描述类似，在此不再赘述。

由此可见，现有的相干光通信系统中，光收发单元都具有两个激光器，一个作为发送激光器，另一个作为本振激光器，由于激光器比较昂贵，体积和功耗都较大，从而提高了WDM系统的成本，并带来光收发单元体积和功耗的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决WDM系统中，由于光收发单元必须设置两个激光器，从而提高了WDM系统成本的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种光收发单元，包括激光器、频率调整控制器、发送机、接收机、握手协议处理器和光功率调整器，所述频率调整控制器控制所述激光器的产生的光信号的频率；所述发送机通过调制器将用户信号加载到所述光信号上并生成相干信号输出给WDM网络；所述接收机通过混频器将收到经WDM网络传输来的相干信号转变为中频信号，并转变为输出信号供用户使用，所述混频器利用所述激光器的光信号作为本振光信号；所述握手协议处理器与对应的光收发单元交互各自的激光器频率锁定状态信号，并根据收到的激光器频率锁定状态信号锁定所述激光器的输出光信号的频率；所述光功率调整器根据收到的相干光信号的光功率调整所述激光器的输出光功率，使所述本振光信号的光功率达到最优化值。

在上述光收发单元中，所述频率锁定状态信号依次经光收发单元、WDM设备背板总线和光监控信道收发单元传输给WDM网络。

本发明还提供了一种光传输系统，包括经WDM网络连接的第一光收发单元和第二光收发单元，所述第一光收发单元和第二光收发单元采用的是上述的光收发单元。

在上述光传输系统中，所述频率锁定状态信号通过WDM网络的光监控信道在第一光收发单元和第二光收发单元之间传输，且所述频率锁定状态信号依次经光收发单元、WDM设备背板总线和光监控信道收发单元传输给WDM网络。

本发明还提供了一种光传输系统的相干频率调整方法，包括以下步骤：

东向和西向光收发单元初始化，并通过握手协议协商确定主机和从机地位；

主机锁定主机激光器的频率，并通过握手协议发送主机激光器锁定状态信号给从机；

从机接收到所述主机激光器锁定状态信号后，调整从机激光器到从机混频器的输入光功率，使输入到从机混频器的光功率达到最优化值；

从机调整从机激光器的频率，同时持续检测接收信号的质量，在接收信号质量达到最佳时将从机激光器频率锁定；

从机激光器频率锁定后，通过握手协议发送从机激光器锁定状态信号给主机，主机根据输出到从机的光功率调整主机激光器到主机混频器的输入光功率，使输入到主机混频器的光功率达到最优化值。

在上述方法中，所述最优化值为用户根据FEC纠错率最低原则设定的标准值。

在上述方法中，确定主机和从机的方式采用以下两种方式之一：

东向站点为主机、西向站点为从机；

光收发单元所处的站点IP地址小者为主机，IP地址大者为从机。

本发明，采用OSC或OTN开销的方式建立了东、西向光收发单元之间的协调机制，并采用光功率调整单元控制输出给混频器和调制器的光功率，从而可以在光收发单元中只用一个激光器，降低了WDM系统成本以及光收发单元的体积和功耗。

附图说明

图1是现有相干光收发单元和WDM系统原理框图；

图2是本发明的相干光收发单元原理框图；

图3是本发明的WDM系统原理框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

如图2所示，本发明提供的光收发单元包括激光器11、频率调整控制器12、发送机13、接收机14以及握手协议处理器15和光功率调整器16。

其中激光器11用于产生光信号，频率调整控制器12用于控制激光器11产生的光信号的频率。发送机13收到用户输入信号后，经调制器17调制后加载到激光器11产生的光信号上，然后通过合波器生成相干信号输出到WDM网络，对于收到经WDM传输来的相干信号，首先经混频器18转变为中频信号，再经接收机14转变为输出信号供用户使用，其中混频器18利用激光器11产生的光信号作为本振光信号。本发明中，激光器仅有一个，其产生的光信号既作为发送光信号，又作为混频器的本振光信号，为了实现上述目的，本发明中特别设置了握手协议处理器15和光功率调整器16，通过握手协议处理器15与对应的光收发单元交互各自的激光器频率锁定状态信号，并根据收到的激光器频率锁定状态信号锁定激光器的光信号的频率，光功率调整器16根据收到的相干光信号的光功率调整激光器的功率，使本振光信号的光功率达到最优化值。

本发明中，激光器的频率锁定状态信号依次经光收发单元、WDM设备背板总线和光监控信道收发单元传输给WDM网络。

本发明相对于图1所示的现有技术，增加了握手协议处理器和光功率调整器，并将图1中的发送激光器和本振激光器合并为一个激光器，从而降低了成本。

在此基础上，本发明还提供了一种光传输系统，如图3所示，包括经WDM网络连接的第一光收发单元10和第二光收发单元20，第一光收发单元10和第二光收发单元20采用的均是上述结构的光收发单元。第一光收发单元10为西向光收发单元，第二光收发单元20为东向光收发单元，西向光收发单元10的输出信号经过合波器合波后，经WDM网络传送到东向接收端，在东向接收端经分波器后送到东向光收发单元20。

相对于现有的WDM系统，本发明中光收发单元的激光器调整信息通过背板总线传送到OSC单元（光监控信道收发单元），通过OSC单元传送到对端后，再通过背板总线传送到对端的光收发单元，实现东向和西向光收发单元的协调，从而实现东西向激光器的相互锁定。上述光传输系统中，激光器的频率锁定状态信号通过WDM网络的光监控信道在第一光收发单元和第二光收发单元之间传输，且所述频率锁定状态信号依次经光收发单元、WDM设备背板总线和OSC单元传输给WDM网络。

本发明还提供了一种光传输系统的相干频率调整方法，包括以下步骤：

步骤10、在东向和西向站点的光收发单元初始化时，两个光收发单元通过握手协议处理器，将各自所处站点的站点信息通过背板传送到OSC单元，OSC再通过WDM网络将相应的站点信息传送到对方，东向和西向光收发单元通过两个单元所处的站点信息确定自己是属于主机还是从机。

确定主机和从机的方式有两种：一是东向站点为主机、西向站点为从机；二是光收发单元所处的站点IP地址小者为主机，IP地址大者为从机。

步骤20、东向和西向光收发单元协商完成主机和从机地位后，主机的激光器的频率调整控制器锁定，主机激光器不进行频率调整，主机激光器频率锁定后，通过握手协议处理器发送主机激光器锁定状态信号给从机；

光收发单元的激光器调整信息通过背板总线传送到光监控信道OSC单元，通过OSC单元传送到对端后，再通过背板总线传送到对端的光收发单元，实现东向和西向光收发单元的协调，从而实现东西向激光器的相互锁定。

步骤30、从机接收到主机的激光器锁定状态信号后，检测分波单元输出到从机的光功率，并通过光功率调整器，控制激光器到从机混频器的输入光功率，使输入到从机混频器的光功率达到最优化值；

步骤40、从机接收机通过频率调制控制器控制从机激光器的频率，同时持续检测接收信号的质量，使接收机信号质量最佳时频率调整控制器将从机激光器频率锁定；

步骤50、从机激光器频率锁定后，从机通过从机的握手协议处理器发送从机激光器锁定状态信号给主机。主机接收到从机器锁定状态指示信号后，检测分波单元输出到从机的光功率，并通过主机光功率调整器，控制主飒激光器到主机混频器的输入光功率，使输入到主机混频器的光功率达到最优化值。

通过以上方法，从机的激光器频率和主机的激光器频率达到相近甚至相同，使得主机和从机混频器的输入频率和激光器频率也达到相近甚至相同，从而使主机和从机的接收机性能达到最优化。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.光收发单元，包括：

激光器，产生光信号；

频率调整控制器，控制所述激光器的光信号的频率；

发送机，通过调制器将用户信号加载到所述光信号上并生成相干信号输出给WDM网络；

接收机，通过混频器将收到经WDM网络传输来的相干信号转变为中频信号，并转变为输出信号供用户使用，所述混频器利用所述激光器的光信号作为本振光信号；

其特征在于，还包括：

握手协议处理器，通过握手协议与对应的光收发单元中的握手协议处理器协商确定主机和从机地位，在主机锁定激光器频率后，主机的握手协议处理器向从机发送主机的激光器频率锁定状态信号，在从机根据收到的激光器频率锁定状态信号锁定从机的激光器的输出光信号的频率后，从机的握手协议处理器向主机发送从机的激光器频率锁定状态信号；

光功率调整器，根据收到的相干光信号的光功率调整所述激光器的输出光功率，使所述本振光信号的光功率达到最优化值。

2.如权利要求1所述的光收发单元，其特征在于，

所述频率锁定状态信号依次经光收发单元、WDM设备背板总线和光监控信道收发单元传输给WDM网络。

3.光传输系统，包括经WDM网络连接的第一光收发单元和第二光收发单元，其特征在于，所述第一光收发单元和第二光收发单元采用如权利要求1所述的光收发单元。

4.如权利要求3所述的光传输系统，其特征在于，所述频率锁定状态信号通过WDM网络的光监控信道在第一光收发单元和第二光收发单元之间传输，且所述频率锁定状态信号依次经光收发单元、WDM设备背板总线和光监控信道收发单元传输给WDM网络。

5.光传输系统的相干频率调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

东向和西向光收发单元初始化，并通过握手协议协商确定主机和从机地位；

主机锁定主机激光器的频率，并通过握手协议发送主机激光器锁定状态信号给从机；

从机接收到所述主机激光器锁定状态信号后，调整从机激光器到从机混频器的输入光功率，使输入到从机混频器的光功率达到最优化值；

从机调整从机激光器的频率，同时持续检测接收信号的质量，在接收信号质量达到最佳时将从机激光器频率锁定；

从机激光器频率锁定后，通过握手协议发送从机激光器锁定状态信号给主机，主机根据输出到从机的光功率调整主机激光器到主机混频器的输入光功率，使输入到主机混频器的光功率达到最优化值。

6.如权利要求5所述的光传输系统的相干频率调整方法，其特征在于，

所述最优化值为用户根据FEC纠错率最低原则设定的标准值。

7.如权利要求5所述的光传输系统的相干频率调整方法，其特征在于，

确定主机和从机的方式采用以下两种方式之一：

东向站点为主机、西向站点为从机；

光收发单元所处的站点IP地址小者为主机，IP地址大者为从机。