CN104618012A - 一种光谱幅度码标记产生及其误码率测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光谱幅度码标记产生及其误码率测量装置和方法。本发明提供的光谱幅度码标记产生及其误码率测量装置，包括多波长激光器阵列模块、标记编码器、合波器、数字控制信号生成模块、标记识别模块以及误码率测试仪。本发明可生成由随机数字信号发生器控制的标记速率与编码序列任意可调的光谱幅度码标记，大大提高了光谱幅度码标记交换系统编码与标记速率的灵活性，同时可实现对光谱幅度码标记误码率特性的测量，系统结构简单，容易实现，具有很强的实际可操作性。

Description

一种光谱幅度码标记产生及其误码率测量装置和方法

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种光谱幅度码标记产生及其误码率测量装置和方法的设计。

背景技术

进入21世纪以来，随着互联网业务的迅猛发展，IP数据量与业务量的爆炸式增长对通信网络提出了更高的要求。虽然目前光通信主干网的传输容量已达到Tb/s量级，但作为光通信网中不可缺少的一个部分——交换节点，仍需对数据包进行光-电-光转换与电域处理。由于电子交换和电信息处理速度已达到极限，因此大大制约了现有通信网络的传输速度，造成了数据处理和传输的“电子瓶颈”。这导致光波长通道链路承载的速率信号在交换节点处需要进行速率匹配，进而造成交换节点成为整个通信网的瓶颈，两个子网之间大量光-电接口适配和速率匹配操作降低了网络资源利用率，进而降低了网络性能与效率，增加了网络成本。为解决这一问题，人们提出了光标记交换(OLS，Optical Label Switching)技术，以期在网络核心节点处摆脱对电处理的依赖，实现能对信息进行全光交换和全光处理的全光网(AON，All-Optical Network)。在全光网中，信息从发送节点传输至接收节点的过程中，始终以光信号的形式存在，无需光电转换，从而大幅提升网络性能。

本世纪初，随着对光码分复用(OCDM，Optical Code Division Multiplexing)技术研究的深入，光码(OC：Optical Code)的概念被逐步扩展至光标记交换领域中。作为一项最新的光标记交换技术，光码标记技术的最大优势在于：基于光码分复用技术中的编/解码原理，在光标记交换系统的核心节点处，利用全光相关器对光码标记进行识别，并使用光阈值判决器与光控光开关完成对净荷的转发，从而可彻底摆脱光标记交换系统核心节点处的光-电-光转换过程，在理论上实现真正的全光交换。

目前，在光码分复用技术与光码标记交换系统中，已有多种编码方式可供选择。光谱幅度码(SAC，Spectral Amplitude Code)则作为一种一维频域编码方式，凭借其工作原理简单，系统复杂度低，标记生成及识别容易实现等优点，已引起了众多研究者的关注，多种基于SAC编码方式的新码型也被陆续提出，并正在被广泛应用于光码标记交换系统中

2007年，加拿大McGill大学与Laval大学的研究者首次将光谱幅度码应用于光码标记交换系统，并通过相关探测法对光谱幅度码标记进行识别。目前，对光谱幅度码标记交换系统的研究仍处于起步阶段，理论尚不成熟，还存在标记识别单元结构过于复杂、实现成本过高、分光损耗过大、系统承载净荷速率过低、净荷调制方式单一等缺点，尚需进行更深入的研究。

在现有光谱幅度码标记交换系统中，标记编码器与解码器只能根据仿真或实验要求，使用固定光码序列对光谱幅度码标记进行编码。因此，这类编码器不仅编码灵活性与可控性很差，且在标记接收端，由于缺少参考序列，因而无法对光谱幅度码标记的误码率(BER，BitError Rate)特性进行测量，故只能通过标记接收眼图对光谱幅度码标记的接收质量进行粗略估计。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中光谱幅度码标记交换系统的编码灵活性与可控性很差，并且无法对光谱幅度码标记的误码率特性进行测量的问题，提出了一种光谱幅度码标记产生及其误码率测量装置和方法。

本发明的技术方案为：一种光谱幅度码标记产生装置，包括多波长激光器阵列模块、数字控制信号生成模块、标记编码器以及合波器，多波长激光器阵列模块、标记编码器和合波器依次连接，数字控制信号生成模块与标记编码器连接。

优选地，数字控制信号生成模块包括若干随机数字信号发生器，每个随机数字信号发生器的输出端均连接于标记编码器。

优选地，标记编码器包括若干1×2电控光开关，电控光开关的数量与随机数字信号发生器的数量相同，每个电控光开关的输入端均连接于多波长激光器阵列模块，每个电控光开关的输出端均分为两路，一路连接于合波器，另一路接地，每个电控光开关分别与一个随机数字信号发生器连接。

优选地，数字控制信号生成模块包括随机数字信号发生器和与其连接的分路器，分路器与标记编码器连接。

优选地，标记编码器包括若干1×2电控光开关，每个电控光开关的输入端均连接于多波长激光器阵列模块，每个电控光开关的输出端均分为两路，一路连接于合波器，另一路接地，每个电控光开关均与分路器连接。

本发明还提供了一种光谱幅度码标记产生方法，包括以下步骤：

A1、使用数字控制信号生成模块生成若干路标记电信号；

A2、每路标记电信号对应控制1个标记编码器中的1×2电控光开关，将多波长激光器阵列模块产生的初始多波长光信号转化为若干路与标记电信号信息及速率相符合的光谱幅度码标记信号；

A3、使用合波器将步骤A2中的若干路光谱幅度码标记信号合成为一路光谱幅度码标记信号。

本发明还提供了一种光谱幅度码标记误码率测量装置，包括上述光谱幅度码标记产生装置、标记识别模块以及误码率测试仪，光谱幅度码标记产生装置的合波器、标记识别模块和误码率测试仪依次连接，光谱幅度码标记产生装置的随机数字信号发生器与误码率测试仪连接。

本发明还提供了一种基于电控光开关的光谱幅度码标记误码率测量方法，包括以下步骤：

S1、产生光谱幅度码标记信号；

步骤S1进一步包括以下分步骤：

S11、使用随机数字信号发生器生成数字控制信号；

S12、使用分路器将步骤S11中的数字控制信号分为若干路标记电信号，使每路标记电信号对应控制1个标记编码器中的1×2电控光开关；

S13、1×2电控光开关在标记电信号的控制下将多波长激光器阵列模块产生的初始多波长光信号转化为若干路与标记电信号信息及速率相符合的光谱幅度码标记信号；

S14、使用合波器将步骤S13中的若干路光谱幅度码标记信号合成为一路光谱幅度码标记信号；

S2、对光谱幅度码标记信号的误码率进行测量；

步骤S2进一步包括以下分步骤：

S21、使用标记识别模块对步骤S1中生成的光谱幅度码标记信号进行识别，并将光谱幅度码标记信号转换为电标记信号；

S22、使用随机数字信号发生器产生与步骤S11中数字控制信号对应的参考信号；

S23、将步骤S21中的电标记信号和步骤S22中的参考信号分别输入误码率测试仪，使用误码率测试仪对二者进行比对计算，得到并输出光谱幅度码标记信号的误码率。

本发明的有益效果是：本发明可生成由随机数字信号发生器控制的标记速率与编码序列任意可调的光谱幅度码标记，大大提高了光谱幅度码标记交换系统编码与标记速率的灵活性，同时可实现对光谱幅度码标记误码率特性的测量，系统结构简单，容易实现，具有很强的实际可操作性。

附图说明

图1为本发明实施例一的光谱幅度码标记产生装置结构示意图。

图2为本发明实施例二的光谱幅度码标记产生及其误码率测量装置结构示意图。

图3为本发明提供的光谱幅度码标记产生方法流程图。

图4为本发明提供的光谱幅度码标记误码率测量方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。

本发明提供了一种光谱幅度码标记产生装置，包括多波长激光器阵列模块、数字控制信号生成模块、标记编码器以及合波器，多波长激光器阵列模块、标记编码器和合波器依次连接，数字控制信号生成模块与标记编码器连接。

其中，多波长激光器阵列模块作为光谱幅度码标记的光源部分，用于产生初始多波长光信号。

合波器用于对来自标记编码器的多路多波长光谱幅度码标记信号进行合波。

在实施例一中，如图1所示，数字控制信号生成模块包括4个随机数字信号发生器，每个随机数字信号发生器的输出端均连接于标记编码器。标记编码器包括4个1×2电控光开关，每个电控光开关的输入端均连接于多波长激光器阵列模块，每个电控光开关的输出端均分为两路，一路连接于合波器，另一路接地，每个电控光开关分别与一个随机数字信号发生器连接。每个随机数字信号发生器产生一路标记电信号(此处标记电信号可以为IP数据包路由信息)，对应控制一个电控光开关，当随机数字信号发生器产生的标记电信号为“0”时，该路电控光开关无信号输出，对应光谱幅度码标记的“0”码，当随机数字信号发生器产生的标记电信号为“1”时，该路光信号通过电控光开关输入合波器，对应光谱幅度码标记的“1”码。

在实施例二中，如图2所示，数字控制信号生成模块包括随机数字信号发生器和与其连接的分路器，分路器与标记编码器连接。标记编码器包括4个1×2电控光开关，每个电控光开关的输入端均连接于多波长激光器阵列模块，每个电控光开关的输出端均分为两路，一路连接于合波器，另一路接地，每个电控光开关均与分路器连接。当分路器产生的标记电信号为“0”时，该路电控光开关无信号输出，对应光谱幅度码标记的“0”码，当分路器产生的标记电信号为“1”时，该路光信号通过电控光开关输入合波器，对应光谱幅度码标记的“1”码。

其中，随机数字信号发生器用于产生数字控制信号以及与之对应的参考信号；数字控制信号输入分路器，形成4路标记电信号，用以控制标记编码器中的电控光开关阵列，参考信号输入误码率测试仪，用以测量光谱幅度码标记的误码率特性。

分路器用于将数字控制信号分为4路标记电信号，使每路标记电信号对应控制1个标记编码器中的1×2电控光开关。

1×2电控光开关受标记电信号的控制，根据电信号中“0”、“1”脉冲的变化，选择不同的通断状态，将多波长激光器阵列模块产生的初始多波长光信号转化为4路与标记电信号信息及速率相符合的光谱幅度码标记信号。

根据本发明提供的光谱幅度码标记产生装置，本发明还提供了一种光谱幅度码标记产生方法，如图3所示，包括以下步骤：

A1、使用数字控制信号生成模块生成若干路标记电信号；

A2、每路标记电信号对应控制1个标记编码器中的1×2电控光开关，将多波长激光器阵列模块产生的初始多波长光信号转化为若干路与标记电信号信息及速率相符合的光谱幅度码标记信号；

A3、使用合波器将步骤A2中的若干路光谱幅度码标记信号合成为一路光谱幅度码标记信号。

本发明还提供了一种光谱幅度码标记误码率测量装置，如图2所示，包括上述光谱幅度码标记产生装置、标记识别模块以及误码率测试仪，光谱幅度码标记产生装置的合波器、标记识别模块和误码率测试仪依次连接，光谱幅度码标记产生装置的随机数字信号发生器与误码率测试仪连接。

其中，标记识别模块由3dB耦合器、光电探测器、低通滤波器和减法器构成，用于对光谱幅度码标记信号进行识别，并将光谱幅度码标记信号转换为电标记信号。

误码率测试仪用于对电标记信号和参考信号进行比对计算，得到并输出光谱幅度码标记信号的误码率数值。

根据本发明提供的光谱幅度码标记误码率测量装置，本发明还提供了一种光谱幅度码标记误码率测量方法，如图4所示，包括以下步骤：

S1、产生光谱幅度码标记信号；

该步骤进一步包括以下分步骤：

S11、使用随机数字信号发生器生成数字控制信号；

S12、使用分路器将步骤S11中的数字控制信号分为4路标记电信号，使每路标记电信号对应控制1个标记编码器中的1×2电控光开关；

S13、1×2电控光开关受标记电信号的控制，根据电信号中“0”、“1”脉冲的变化，选择不同的通断状态，将多波长激光器阵列模块产生的初始多波长光信号转化为4路与标记电信号信息及速率相符合的光谱幅度码标记信号；

S14、使用合波器将步骤S13中的4路光谱幅度码标记信号合成为一路光谱幅度码标记信号。

S2、对光谱幅度码标记信号的误码率进行测量。

该步骤进一步包括以下分步骤：

S21、使用标记识别模块对步骤S1中生成的光谱幅度码标记信号进行识别，并将光谱幅度码标记信号转换为电标记信号；

S22、使用随机数字信号发生器产生与步骤S11中数字控制信号对应的参考信号；

S23、将步骤S21中的电标记信号和步骤S22中的参考信号分别输入误码率测试仪，使用误码率测试仪对二者进行比对计算，得到并输出光谱幅度码标记信号的误码率。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种光谱幅度码标记产生装置，其特征在于，包括多波长激光器阵列模块、数字控制信号生成模块、标记编码器以及合波器；所述多波长激光器阵列模块、标记编码器和合波器依次连接；所述数字控制信号生成模块与标记编码器连接。

2.根据权利要求1所述的光谱幅度码标记产生装置，其特征在于，所述数字控制信号生成模块包括若干随机数字信号发生器，每个随机数字信号发生器的输出端均连接于标记编码器。

3.根据权利要求2所述的光谱幅度码标记产生装置，其特征在于，所述标记编码器包括若干1×2电控光开关；所述电控光开关的数量与随机数字信号发生器的数量相同；所述每个电控光开关的输入端均连接于多波长激光器阵列模块；所述每个电控光开关的输出端均分为两路，一路连接于合波器，另一路接地；所述每个电控光开关分别与一个随机数字信号发生器连接。

4.根据权利要求1所述的光谱幅度码标记产生装置，其特征在于，所述数字控制信号生成模块包括随机数字信号发生器和与其连接的分路器；所述分路器与标记编码器连接。

5.根据权利要求4所述的光谱幅度码标记产生装置，其特征在于，所述标记编码器包括若干1×2电控光开关；所述每个电控光开关的输入端均连接于多波长激光器阵列模块；所述每个电控光开关的输出端均分为两路，一路连接于合波器，另一路接地；所述每个电控光开关均与分路器连接。

6.一种光谱幅度码标记产生方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、使用数字控制信号生成模块生成若干路标记电信号；

A2、每路标记电信号对应控制1个标记编码器中的1×2电控光开关，将多波长激光器阵列模块产生的初始多波长光信号转化为若干路与标记电信号信息及速率相符合的光谱幅度码标记信号；

A3、使用合波器将步骤A2中的若干路光谱幅度码标记信号合成为一路光谱幅度码标记信号。

7.一种光谱幅度码标记误码率测量装置，其特征在于，包括权利要求5所述的光谱幅度码标记产生装置、标记识别模块以及误码率测试仪；所述光谱幅度码标记产生装置的合波器、标记识别模块和误码率测试仪依次连接；所述光谱幅度码标记产生装置的随机数字信号发生器与误码率测试仪连接。

8.一种基于电控光开关的光谱幅度码标记误码率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、产生光谱幅度码标记信号；步骤S1进一步包括以下分步骤：

S11、使用随机数字信号发生器生成数字控制信号；

S12、使用分路器将步骤S11中的数字控制信号分为若干路标记电信号，使每路标记电信号对应控制1个标记编码器中的1×2电控光开关；

S13、1×2电控光开关在标记电信号的控制下将多波长激光器阵列模块产生的初始多波长光信号转化为若干路与标记电信号信息及速率相符合的光谱幅度码标记信号；

S14、使用合波器将步骤S13中的若干路光谱幅度码标记信号合成为一路光谱幅度码标记信号；

S2、对光谱幅度码标记信号的误码率进行测量；步骤S2进一步包括以下分步骤：

S21、使用标记识别模块对步骤S1中生成的光谱幅度码标记信号进行识别，并将光谱幅度码标记信号转换为电标记信号；

S22、使用随机数字信号发生器产生与步骤S11中数字控制信号对应的参考信号；

S23、将步骤S21中的电标记信号和步骤S22中的参考信号分别输入误码率测试仪，使用误码率测试仪对二者进行比对计算，得到并输出光谱幅度码标记信号的误码率。