CN103959685A - 用于拉曼串扰缓解的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

所公开的是被配置为处理在无源光网络(PON)上操作的视频数据信号的装置和方法。操作的一种示例方法可以包括：接收在光分配网络节点(ODN)处的数据信号，以及识别该数据信号中的信号干扰。该方法还可以包括：修改该数据信号在电域中的形状，以及向至少一个光终端单元(ONT)发射经修改的数据信号。

Description

用于拉曼串扰缓解的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求对2011年11月9日提交的名称为“METHOD ANDAPPARATUS FOR RAMAN CROSS-TALK MITIGATION INTOVIDEO”序号为61/557,719的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
示例实施例提供了一种减少发生在数据内容信道(诸如光联网系统中的视频信道)上的拉曼串扰的量的方法和装置。
背景技术
当前，无源光网络(PON)系统继续跨越世界向住宅和办公室递送内容。不断增长的带宽和数据内容需求已经促使更加新的信令协议和对应的数据速度出现。干扰信令和信号退化在PON和下一代千兆比特(XG)PON类型的系统中仍然是已知的关注。在一个实施例中，拉曼串扰被认为从较低的波长发生到较高的波长中。例如，操作在1490nm的GPON可能引起拉曼串扰到1550nm的视频覆盖服务中。
一种已知的实施方式可以包括使用GPON有效载荷加扰并且使用更低的GPON发射功率(大约+5dBm)，以在光网络终端单元(ONT)处达到可接受的性能。拉曼串扰还可能发生在横跨到更低波长中的更高波长处，诸如从1577nm到1550nm中。尽管波长间距是接近的，但是它转而导致更低的拉曼耦合系数，因为数据速率是10Gbps，所以XGPON-1功率谱密度可以被减少，这意味着基于每Hz的更少功率。作为结果，当遵循通过ODN的发射(即，10-20km的光纤和分路器损耗)时，+12.5dBm的光发射器功率级别仍然导致视频服务退化。对ONT的光输入级别近似为-12dBm。在这些条件下，拉曼串扰在针对前几个被恢复的视频信道(55MHz-120MHz)的所恢复的载波噪声比(CNR)、信号噪声比(SNR)、以及调制误差比中是显著的因素。
上面所提到的性能准则可能被减少至不符合网络部署指导方针的级别。在数字视频(256QAM)的情况中，误码率(BER)可能被减少至不可接受的级别。不可接受的性能级别通过在一些信道上对所恢复的视频服务进行减损或者完全损失而影响视频客户服务。缓解拉曼串扰对视频数据的影响的一些已知的方式包括显著地减少XGPON-1总体发射功率级别，并且对被应用至1550nm头端视频发射器的更低的视频信道调制使用预加重。
减少功率发射导致了XGPON-1服务不能具有所期望的链路预算或服务距离。修改发射器需要修改已有的所部属的PON系统并且重新配置数千1550nm的光视频发射器。作为结果，用于减少拉曼串扰的已有选项包括不可行的服务限制和/或代价以及复杂的升级，这在商业上是不可接受的并且还可能导致与已有部属的向后兼容问题。
发明内容
一个示例实施例可以包括接收光线路终端(OLT)处的数据信号的方法。该方法可以进一步提供：由处理器识别该数据信号中的信号干扰；由处理器修改该数据信号在电域中的形状；以及经由发射器向至少一个光终端单元(ONT)发射经修改的数据信号。
另一个示例实施例可以包括一种装置，该装置包括被配置为接收数据信号的接收器，以及被配置为识别该数据信号中的信号干扰并且修改该数据信号在电域中的形状的处理器。该装置还可以包括发射器，该发射器被配置为向至少一个光终端单元(ONT)发射经修改的数据信号。
附图说明
图1图示了根据示例实施例的示例PON网络系统。
图2A图示了根据示例实施例的示例功率谱密度比较。
图2B图示了根据示例实施例的强调较低频率范围的示例功率谱密度比较。
图2C图示了根据示例实施例的滤波器响应。
图3图示了根据示例实施例的被配置为执行某些操作的示例网络实体。
图4是根据示例实施例的操作的示例方法的流程图。
具体实施方式
将容易理解，如在本文中的附图中一般性地描述和图示的当前实施例的组件，可以以各种各样的不同配置来布置和设计。因此，对如在所附附图中所表示的方法、装置、以及系统的实施例的下列详细描述，不意图为限制如所要求的实施例的范围，而是仅仅代表所选择的实施例。
贯穿本说明书而描述的特征、结构、或者特性在一个或多个实施例中可以以任何合适的方式被组合。例如，贯穿本说明书的对词组“示例实施例”、“一些实施例”、或者其他类似语言的使用指的是如下事实：关于实施例而描述的特定特征、结构、或者特性可以包括在至少一个实施例中。因此，词组“示例实施例”、“在一些实施例中”、“在其他实施例中”、或者其他类似语言的贯穿本说明书的出现，不必然都指代同一组实施例，并且所描述的特征、结构、或者特性在一个或多个实施例中可以以任何合适的方式被组合。
另外，尽管术语“消息”已经使用在本公开内容的示例实施例的描述中，但是这些实施例可以应用至许多类型的网络数据，诸如分组、帧、数据报等。用于示例的目的，术语“消息”还包括分组、帧、数据报、以及它们的任何等价物。此外，尽管在示例性实施例中描绘了某些类型的消息和信令，但是它们不限制于某种类型的消息，并且这些实施例不限制于某种类型的信令。
图1图示了根据示例实施例的示例PON配置。参考图1，无源光网络(PON)100的实施方式可以包括算法、硬件和软件，它们的目的在于提供有效率的和优化的PON以及下一代千兆比特(XG)PON1类型的系统。PON技术提供了点对多点的实施方式(中心局点对多个终端点)，以提供带宽、内容以及其他电信服务。PON可以包括位于中心局处的光线路终端(OLT)110以及在客户站点(即，办公室、住宅等)处的光网络单元(ONT)132、134和136的多个单元。PON还可以包括向各种ONT提供数据内容的分路器或光分配网络(ODN)节点120。
国际电信联盟(ITU)和电气和电子工程师协会(IEEE)在过去的几年中已经建议了关于PON的各种解决方案。一种支持千兆比特的PON(GPON)标准提供了相当大量的总带宽以及带宽效率，具有2.488Gbps的下游带宽和1.244Gbps的上游带宽的基础带宽大小。该GPON标准广泛地部署在许多地理区域中。
示例实施例提供了XGPON-1类型的N2B(+12.5dBm(波长1577nm)下游发射功率级别)设备和/或算法，其利用具有1550nm视频覆盖的GPON。拉曼串扰已知为从较低波长发生到较高波长中。例如，在1490nm处的GPON中，拉曼串扰可能生成到1550nm视频覆盖服务中。示例实施例可以在所部署的ODN上提供添加XGPON-1服务，而不影响订户(ONT)处的所恢复的视频性能级别。这种实施方式将允许网络运营商减少安装成本并且以较少的资本投资使客户迁移至更高的带宽服务。
根据一个示例实施例，拉曼串扰在特定的频谱位置处以及在可预测的功率级别处可能引起已有服务与新的服务之间的不兼容性。通过将去加重(de-emphasis)应用至1577nm发射激光的电调制信号，有可能对下游输出光数据信号整形，以减少在关键视频频率处的拉曼串扰级别。对下游输出光数据信号减少过程的整形能够被执行，因此先前退化的视频信道能够被可接受地恢复。
根据另一个示例实施例，对下游输出光数据信号的整形可以在数字域中被执行。例如，二进制输入数据流可以数字地被滤波，以产生所需要的脉冲形状。所期望的输出波形将通过D/A(数字到模拟)转换器的方式被转换为模拟波形。另一种实施方式将是包括在输入数据流与光调制器之间的模拟滤波器。理想的滤波器函数将是有限高通函数，其将减少XGPON-1配置的基带不归零(NRZ)频谱，恰好足够将拉曼串扰低频内容降低至可接受的所恢复的视频CNR、SNR、以及AMR级别。这些准则将相对XGPON-1所恢复的BER性能的减少以及增加的抖动而被均衡。该整形将轻微地影响1577nm XGPON-1BER，同时引起1550nm的所恢复视频的性能的显著增加。
根据操作的一种示例方法，光接收器可以被配置为经由光分配网络节点(ODN)从光线路终端(OLT)接收视频信号。OLT可以包括处理器，该处理器被配置为识别该数据信号中的信号干扰，并且修改该数据信号在电域中的形状。OLT可以被配置为向至少一个光终端单元(ONT)发射经修改的数据信号。在该过程中，OLT还可以被配置为去除进入视频信号中的拉曼串扰干扰，从而该数据信号被修改并且随后被提供给包括1577纳米(nm)激光发射器的发射器。OLT还可以被配置为将该数据信号数字地滤波以产生所期望的脉冲整形信号，并且经由数字到模拟(D/A)转换器将该脉冲整形信号转换为模拟波形。备选地，OLT还可以通过设置在输入数据流与光调制器之间的模拟滤波器来对该数据信号滤波，以去除低频拉曼串扰干扰分量并且获得具有该数据信号的减少的基带不归零频谱的有限高通函数。作为结果的数据信号可以是在1550nm视频信道范围中去除了低频拉曼串扰干扰分量的脉冲整形视频信号。
图2A图示了根据示例实施例的功率谱密度图(PSD)的示例。虚线表示未整形或未改变的XGPON-1的不归零(NRZ)PSD。实线(其高于虚线，除了从0至大约1x10^9Hz)指示经高通滤波的信号的示例，其在操作中将减少前几个视频信道拉曼串扰级别。这个示例图200图示了经整形或经滤波的信号如何在各种频率范围上提供更大的功率谱密度。其他的实施方式是可能的并且结果从一种实施方式到另一种实施方式而变化。未整形的信号与经整形的信号之间仅有的可见区别在较低频率范围202中。
图2B图示了根据示例实施例的将功率谱密度图(PSD)缩放到较低频率范围中的示例。参考图2B，较低频率范围204展现了在较低频率中的大量的信号整形，而未整形的信号(虚线)没有任何变化地保持平坦。图2C图示了由交替的虚线和短划线所表示的用于高通滤波器的滤波器响应、由实线所表示的用于低通滤波器的滤波器响应、以及作为虚线的用于高通滤波器与低通滤波器的合成/总和的滤波器响应。合成频带抑制整形方法可以在首个视频信道中以3dB减少拉曼串扰。
带有视频覆盖的拉曼串扰干扰能够发生在各种不同的情形中。例如，如果干扰波长小于视频内容的波长(即，1550-1560nm)，则侵犯或干扰波长将干扰信号产生或者“泵送”到视频内容频率范围中，引起在ONT处所接收的目标信号的失真。如果(多个)干扰波长大于视频内容的波长，则相比之下这些视频信号将把干扰信号“泵送”到干扰波长范围中。这个场景可能看起来可以忽略，然而，该泵送可能耗尽视频信号功率级别。该耗尽可以表现为被注入到该视频信号中的噪声。
信号的强度和光纤距离极大地影响拉曼串扰相互作用和系统/视频退化。一般而言，最差情况的长距离GPON传送发生在9-10km光纤距离范围中。最差情况的XG-PON1传送发生在18-20km光纤距离范围中。通常，来自拉曼串扰的最大影响发生在第一少数视频信道上。带有视频内容的GPON数据的拉曼传送信号强得多。从视频到XG-PON1数据中的影响比先前的场景大约少500％。数字数据具有比视频更少的SNR。从XG-PON1到视频中的串扰也更少，然而视频更容易受串扰的影响。
对于视频中的拉曼串扰减少，存在各种不同的方法。例如，通过使用第二馈送器光纤用于视频递送并且实施2:n分路器。另外，通过应用视频信号预加重并且补偿低信道退化。10G-TX去加重也可以被用来整形或者移动能量谱。对于正交频分复用(OFDM)，能够使干扰低频子载波空白(blanked)。
当高性能(即，低内部噪声)视频ONT被部署时，拉曼串扰能够限制XG-PON1在已有的所部署的具有视频覆盖的PON网络中的共存，导致了CNR、SNR以及MER的退化。一种实施方式可以包括改变在电域中的数据脉冲整形并且将该脉冲应用到1577nm激光发射器中，这减少了在特定的1550nm视频信道中的作为结果的拉曼串扰。这种实施方式可以允许XG-PON1和装备了服务的GPON视频在同一ODN节点中的共存，并且对于标准化的XGPON-1发射功率级别(上至+12.5dBm)确保可接受的视频CNR、SNR、以及MER级别结果。该实施方式允许控制对于XGPON-110Gpbs数据路径的下游1577nm信号的功率代价影响。作为结果，对于网络运营商，通过应用它产生了显著的成本和资本节省。
关于本文所公开的实施例而描述的方法或算法的操作，可以直接被具体化在硬件中，在由处理器所执行的计算机程序中，或者在这两者的组合中。计算机程序可以被具体化在非瞬态计算机可读存储介质上。例如，计算机程序可以位于随机访问存储器(“RAM”)、闪存存储器、只读存储器(“ROM”)、可擦除可编程只读存储器(“EPROM”)、电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)、寄存器、硬盘、可移除盘、压缩盘只读存储器(“CD-ROM”)、或者本领域中已知的任何其他形式的存储介质中。
示例性存储介质可以耦合至处理器，使得该处理器可以从该存储介质读取信息并且向该存储介质写入信息。在备选中，该存储介质对该处理器可以是构成整体所必需的。该处理器和该存储介质可以位于专用集成电路(“ASIC”)中。在备选中，该处理器和该存储介质可以作为分立组件而存在。例如，图3图示了示例网络元件300，其可以表示在前的附图的上面所描述的组件中的任何组件。
如在图3中所图示的，存储器310和处理器320可以是网络实体300的分立组件，它们被用来执行应用或者操作集合。该应用可以以处理器320所理解的计算机语言被编码在软件中，并且存储在计算机可读介质(诸如，存储器310)中。计算机可读介质可以是包括有形的硬件组件以及存储在存储器中的软件的非瞬态计算机可读介质。此外，软件模块330可以是作为网络实体300的一部分的另一个分立实体，并且它包含可以由处理器320执行的软件指令。除了上面所提到的网络实体300的组件之外，网络实体300还可以具有被配置为接收和发射通信信号的发射器和接收器对(未示出)。
图4图示了根据示例实施例的示例流程图。参考图4，该方法可以包括：在操作402处，接收光线路终端(OLT)处的数据信号；以及在操作404处，由处理器识别该数据信号中的信号干扰。该方法还可以包括：在操作406处，由处理器修改该数据信号在电域中的形状；以及在操作408处，经由发射器向至少一个光终端单元(ONT)发射经修改的数据信号。
尽管当前实施例的系统、方法、以及计算机可读介质的示例性实施例已经在随附的附图中被图示并且在前述的详细描述中被描述，但是将理解，这些实施例不限制于所公开的这些实施例，而是不偏离如由下列权利要求所阐述和定义的实施例的精神或范围，能够有许多重新布置、修改、以及替换。例如，图1的系统的能力能够由本文所描述的模块或组件中的一个或多个模块或组件来执行，或者以分布式架构来执行。例如，由个体模块所执行的功能中的全部功能或部分功能，可以由这些模块中的一个或多个模块来执行。进一步地，本文所描述的功能可以在各种时间并且关于各种事件在这些模块或组件的内部或外部执行。另外，在各种模块之间所发送的信息能够经由数据网络、因特网、语音网络、因特网协议网络、无线设备、有线设备中的至少一项和/或经由多种协议而在这些模块之间被发送。另外，由这些模块中的任何模块所发送或接收的消息可以直接被发送或接收，和/或经由其他模块中的一个或多个模块而被发送或接收。
尽管已经描述了当前实施例的优选实施例，但是将理解，所描述的这些实施例仅是说明性的，并且这些实施例的范围当与对其的等价物和修改(例如，协议、硬件设备、软件平台等)的完全范围一起考虑时，将唯一地由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种装置，包括：
接收器，被配置为接收数据信号；
处理器，被配置为识别所述数据信号中的信号干扰并且修改所述数据信号在电域中的形状；以及
发射器，被配置为向至少一个光终端单元发射经修改的所述数据信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为，从所接收的数据信号中去除拉曼串扰干扰。
3.根据权利要求1所述的装置，其中经修改的所述数据信号被提供给1577纳米(nm)激光发射器。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为，对所述数据信号滤波以产生所期望的脉冲整形信号。
4.根据权利要求4所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为，经由数模转换器将所述脉冲整形信号转换为模拟波形。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为，通过模拟滤波器来对所述数据信号滤波。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述模拟滤波器被设置在输入数据流与光分配网络的光调制器之间。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述模拟滤波器被配置为去除低频拉曼串扰干扰分量。
8.根据权利要求7所述的装置，其中被去除的低频拉曼串扰干扰分量在1550nm视频信道中。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器进一步被配置为，获得具有所述数据信号的减少的基带不归零谱的有限高通函数。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述数据信号是视频信号。
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