CN105591702B - 一种频率偏差自动补偿的方法、装置以及相干光模块 - Google Patents

一种频率偏差自动补偿的方法、装置以及相干光模块 Download PDF

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Abstract

一种频率偏差自动补偿的方法、装置以及相干光模块，该方法包括：定时读取光模块的接收光与本振光之间的频率偏差值，当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，控制所述可调光源调整所述本振光的频率以进行频率偏差补偿。

Description

一种频率偏差自动补偿的方法、装置以及相干光模块
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种频率偏差自动补偿的方法、装置以及相干光模块。
背景技术
目前广泛应用在100G相干光模块中的多为双光源方案，双光源的功耗和成本压缩空间有限，仅使用一个光源(激光器)即单光源方案，可以降低功耗，降低成本，便于模块小型化，实现T比特光传输的单光源技术将成为今后的热点和发展方向。
基于激光器的技术，在整个生命周期内，频率偏差是不可避免的。实际应用场景中，在业务链路畅通的情况下，若接收光发生频率漂移，会导致本振光与接收光之间出现频率偏差。当频率偏差超过相干光收发模块内部算法芯片能容忍的范围，可能会导致模块失锁，进而导致业务中断。此时，需要调整本振光的频率，以消除偏差。如图1所示，对于双光源光模块，本振光源为接收侧光源，微调接收侧光源的频率，不会影响下一级系统。如图2所示，对于单光源光模块，本振光源为发送侧光源，调整其频率，发送侧频率也会相应变化，于是就会影响下一级系统。在环网系统中，这种影响还会累加，导致整个系统不稳定、业务中断。
发明内容
本发明要解决的技术问题如何对单光源光模块的频率偏差进行补偿。
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种频率偏差自动补偿方法，包括：
定时读取光模块的接收光与本振光之间的频率偏差值，
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，控制所述可调光源调整所述本振光的频率以进行频率偏差补偿。
可选地，
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，控制所述可调光源调整所述本振光的频率以进行频率偏差补偿，包括：
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，比较频率偏差值与所述阈值，若所述频率偏差值大于所述阈值，控制所述可调光源降低所述本振光的频率，若所述频率偏差值小于所述阈值，控制所述可调光源提高所述本振光的频率。
可选地，
若所述频率偏差值大于所述阈值，控制所述可调光源降低所述本振光的频率，若所述频率偏差值小于所述阈值，控制所述可调光源提高所述本振光的频率，包括：
读取所述可调光源的当前频率调整值，所述当前频率调整值为所述本振光的当前频率与初始频率的差值；
若所述频率偏差值大于所述阈值，将所述当前频率调整值减去调整步长值，得到新的频率调整值；
若所述频率偏差值小于所述阈值，将所述当前频率调整值加上调整步长值，得到新的频率调整值；
当所述新的频率调整值的绝对值小于等于调整上限值，将所述新的频率调整值发送给所述可调光源。
可选地，
当所述可调光源非空闲或所述频率偏差值的绝对值小于等于阈值，或所述新的频率调整值的绝对值大于调整上限值，停止所述频率偏差补偿。
本发明实施例还提供一种频率偏差自动补偿装置，包括：
读取模块，用于定时读取光模块的接收光与本振光之间的频率偏差值，
补偿控制模块，用于当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，控制所述可调光源调整所述本振光的频率以进行频率偏差补偿。
可选地，
所述补偿控制模块，是用于：
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，比较频率偏差值与所述阈值，若所述频率偏差值大于所述阈值，控制所述可调光源降低所述本振光的频率，若所述频率偏差值小于所述阈值，控制所述可调光源提高所述本振光的频率。
可选地，
所述补偿控制模块，是用于：
读取所述可调光源的当前频率调整值，所述当前频率调整值为所述本振光的当前频率与初始频率的差值；
若所述频率偏差值大于所述阈值，将所述当前频率调整值减去调整步长值，得到新的频率调整值；
若所述频率偏差值小于所述阈值，将所述当前频率调整值加上调整步长值，得到新的频率调整值；
当所述新的频率调整值的绝对值小于等于调整上限值，将所述新的频率调整值发送给所述可调光源。
本发明实施例还提供一种相干光模块，包括入射光功率检测单元、相干接收机、接收专用集成电路ASIC、控制器以及可调光源；其中，
所述入射光功率检测单元，用于检测接收光功率；
所述相干接收机与所述入射光功率检测单元、所述接收ASIC以及所述可调光源相连，所述相干接收机用于将入射光信号和本振光信号进行光混频；
所述接收ASIC与所述控制器以及相干接收机相连，所述接收ASIC用于估计接收光与本振光之间的频率偏差值；
所述控制器与所述ASIC以及所述可调光源相连，所述控制器用于定时从所述接收ASIC中读取频偏值，当所述频偏值的绝对值大于阈值且可调光源空闲时，向可调光源发送调整指令；
所述可调光源与所述控制器以及所述相干接收机相连，用于生成本振光信号，并按照所述调整指令对光源的频率进行调整。
可选地，所述控制器是用于：
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，比较频率偏差值与所述阈值，若所述频率偏差值大于所述阈值，控制所述可调光源降低所述本振光的频率，若所述频率偏差值小于所述阈值，控制所述可调光源提高所述本振光的频率。
可选地，所述控制器是用于：
读取所述可调光源的当前频率调整值，所述当前频率调整值为所述本振光的当前频率与初始频率的差值；
若所述频率偏差值大于所述阈值，将所述当前频率调整值减去调整步长值，得到新的频率调整值；
若所述频率偏差值小于所述阈值，将所述当前频率调整值加上调整步长值，得到新的频率调整值；
当所述新的频率调整值的绝对值小于等于调整上限值，将所述新的频率调整值发送给所述可调光源。
为解决单光源的频偏问题，本发明实施例的方案提出将频偏与阈值进行比较，从而决定是否启动调整算法，阈值的提出既可保证系统业务正常，也确保了调整次数为有限次，从而进行适度纠偏，减小对下一级系统影响，另外使用调整步长可以减小系统的不稳定性。
附图说明
图1是双光源光模块连接示意图；
图2是单光源光模块连接示意图；
图3是本发明实施例的相干光模块结构图；
图4是本发明实施例的频率偏差自动补偿方法流程图；
图5是本发明实施例的频率偏差自动补偿装置结构图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图3所示，本发明实施例的相干光模块包括：
包括入射光功率检测单元30、相干接收机31、接收专用集成电路(ASIC)32、控制器33以及可调光源34；其中，
所述入射光功率检测单元30，用于检测接收光功率；
所述相干接收机31与所述入射光功率检测单元30、所述接收ASIC 32以及所述可调光源34相连，所述相干接收机31用于将入射光信号和本振光信号进行光混频；
所述接收ASIC 32与所述控制器以及相干接收机相连，所述接收ASIC用于估计接收光与本振光之间的频率偏差值；
所述控制器33与所述ASIC 32以及所述可调光源34相连，所述控制器33用于定时从所述接收ASIC中读取频偏值，当所述频偏值的绝对值大于阈值且可调光源空闲时，向可调光源发送调整指令；
所述可调光源34与所述控制器33以及所述相干接收机32相连，用于生成本振光信号，并按照所述调整指令对光源的频率进行调整。
可选地，所述控制器33是用于：
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，比较频率偏差值与所述阈值，若所述频率偏差值大于所述阈值，控制所述可调光源降低所述本振光的频率，若所述频率偏差值小于所述阈值，控制所述可调光源提高所述本振光的频率。
可选地，所述控制器33是用于：
读取所述可调光源的当前频率调整值，所述当前频率调整值为所述本振光的当前频率与初始频率的差值；
若所述频率偏差值大于所述阈值，将所述当前频率调整值减去调整步长值，得到新的频率调整值；
若所述频率偏差值小于所述阈值，将所述当前频率调整值加上调整步长值，得到新的频率调整值；
当所述新的频率调整值的绝对值小于等于调整上限值，将所述新的频率调整值发送给所述可调光源。
其中，入射光功率检测单元30可以包括集成功率检测仪(IPM)和可调光衰减器(VOA)。IPM将接收到的入射光信号进行5％的分光，作为接收光功率检测，95％的分光送往VOA。VOA用于保证高速PD处的入射光功率为常量。
其中，相干接收机31可包括偏振分光器(polarizing beam splitter，PBS)，功分器、两个90度混频器和两个双平衡接收机。PBS将入射信号光分成两个正交的偏振态，分别与等分后的本振光(接收可调光源)进行90度光混频。4对平衡光电二极管用来检测90度光混频器的输出光信号，4对差分的线性跨阻放大器用来对光电转换后的电信号进行放大。
其中，接收ASIC 32可以包括高速模拟数字转换单元(ADC)、DSP解调单元、SD-FEC解码单元以及SFI-S/OTL4.10串并转换单元。ADC用来对输入的电信号进行高速采样，转换成数字信号后送给接收ASIC的解调单元(DSP单元)，解调单元实现CD补偿、PMD补偿、偏振解复用、频偏估计、相偏估计和数据恢复；解调单元的输出送到SD-FEC解码单元，实现SD-FEC解码。
其中，控制器33可采用MCU微控制器。
其中，可调光34源可采用集成ITLA。
如图4所示，本发明实施例的频率偏差自动补偿方法包括以下步骤：
步骤401：每隔一定时间从读取接收光与本振光的频率偏差值；
步骤402：判断所述频率偏差值的绝对值是否大于阈值，若是，执行步骤403，若否，结束本次流程；
步骤403：判断可调光源是否空闲，若是，执行步骤404，若否，表明可调光源不接受调整命令，结束本次流程；
步骤404：读取可调光源的当前频率调整值，所述当前频率调整值为所述本振光的当前频率与初始频率的差值；
步骤405：判断频率偏差值是否大于阈值，若是，执行步骤406，若否，执行步骤407；
步骤406：将所述当前频率调整值减去调整步长值，得到新的频率调整值，执行步骤408；
步骤407：将所述当前频率调整值加上调整步长值，得到新的频率调整值；
步骤408：判断新的频率调整值的绝对值是否大于调整上限值，若是，结束本次流程，若否，执行步骤409；
步骤409：将所述新的频率调整值发送给所述可调光源，结束本次流程。
如图5所示为本发明实施例的频率偏差自动补偿装置结构示意图，该装置包括：
读取模块，用于定时读取光模块的接收光与本振光之间的频率偏差值，
补偿控制模块，用于当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，控制所述可调光源调整所述本振光的频率以进行频率偏差补偿。
可选地，所述补偿控制模块，是用于：
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，比较频率偏差值与所述阈值，若所述频率偏差值大于所述阈值，控制所述可调光源降低所述本振光的频率，若所述频率偏差值小于所述阈值，控制所述可调光源提高所述本振光的频率。
可选地，所述补偿控制模块，是用于：
读取所述可调光源的当前频率调整值，所述当前频率调整值为所述本振光的当前频率与初始频率的差值；
若所述频率偏差值大于所述阈值，将所述当前频率调整值减去调整步长值，得到新的频率调整值；
若所述频率偏差值小于所述阈值，将所述当前频率调整值加上调整步长值，得到新的频率调整值；
当所述新的频率调整值的绝对值小于等于调整上限值，将所述新的频率调整值发送给所述可调光源。
以下为本发明实施例方法的应用示例：
应用示例1：
本应用示例中，频率偏差的阈值为2GHz，调整上限值为3Ghz，调整步长值为200MHz。本应用示例的补偿流程包括：
步骤601：第一个定时时间到，控制器从接收ASIC中读取接收光与本振光的频率偏差值为2.5GHz；
步骤602：判断2.5GHz大于2GHz；
步骤603：判断可调光源空闲；
步骤604：从可调光源中读取当前频率调整值为0；
步骤605：判断2.5GHz大于2GHz；
步骤606：将当前频率调整值0减去200M，得到新的频率调整值-200MHz；
步骤607：将-200MHz的绝对值小于3GHz；
步骤608：将-200MHz设置到可调光源，结束。
经过以上第一次调整，频率偏差从2.5G缩减到2.3G。
步骤609：第二个定时时间到，控制器从ASIC中读取接收光与本振光的频率偏差值为2.3G；
步骤610：判断2.3GHz大于2GHz；
步骤611：判断可调光源空闲；
步骤612：从可调光源中读取当前频率调整值为-200MHz；
步骤613：判断2.3GHz大于2GHz；
步骤614：将当前频率调整值-200MHz减去200M，得到新的频率调整值-400MHz；
步骤615：将-400MHz的绝对值小于3GHz；
步骤616：将-400MHz设置到可调光源，结束。
经过以上第二次调整，频率偏差从2.3G缩减到2.1G
步骤617：第三个定时时间到，控制器从ASIC中读取接收光与本振光的频率偏差值为2.1G；
步骤618：判断2.1GHz大于2GHz；
步骤619：判断可调光源空闲；
步骤620：从可调光源中读取当前频率调整值为-400MHz；
步骤621：判断2.1GHz大于2GHz；
步骤622：将当前频率调整值-400MHz减去200M，得到新的频率调整值-600MHz；
步骤623：将-600MHz的绝对值小于3GHz；
步骤624：将-600MHz设置到可调光源，结束。
经过以上第三次调整，频率偏差值已经小于阈值，在可容忍范围内。
应用示例2：
本应用示例中，频率偏差的阈值为2GHz，调整上限值为3Ghz，调整步长值为200MHz。本应用示例的补偿流程包括：
步骤701：第一个定时时间到，控制器从接收ASIC中读取接收光与本振光的频率偏差值为1.5GHz；
步骤702：判断1.5GHz小于2GHz，表明无需补偿，结束。
应用示例3：
本应用示例中，频率偏差的阈值为2GHz，调整上限值为3GHz，调整步长值为200MHz。本应用示例的补偿流程包括：
步骤801：第一个定时时间到，控制器从接收ASIC中读取接收光与本振光的频率偏差值为-3GHz；
步骤802：判断-3GHz的绝对值大于2GHz；
步骤803：判断可调光源非空闲，结束。
步骤804：第二个定时时间到，控制器从接收ASIC中读取接收光与本振光的频率偏差值为-3GHz；
步骤805：判断-3GHz的绝对值大于2GHz；
步骤806：判断可调光源空闲；
步骤807：从可调光源中读取当前频率调整值为0；
步骤808：判断-3GHz小于2GHz；
步骤809：将当前频率调整值0加上200M，得到新的频率调整值200MHz；
步骤810：200MHz的绝对值小于3GHz；
步骤811：将200MHz设置到可调光源，结束。
经过以上第一次调整，频率偏差从-3G缩减到-2.8G，以此类推，再经过四次调整后，频率偏差缩减到-2GHz，调整结束，此处不再赘述。
应用示例4：
本应用示例中，频率偏差的阈值为2GHz，调整上限值为3GHz，调整步长值为200MHz。本应用示例的补偿流程包括：
步骤901：第一个定时时间到，控制器从接收ASIC中读取接收光与本振光的频率偏差值为-6GHz；
步骤902：判断-6GHz的绝对值大于2GHz；
步骤903：判断可调光源空闲；
步骤904：从可调光源中读取当前频率调整值为0；
步骤905：判断-6GHz小于2GHz；
步骤906：将当前频率调整值0加上200M，得到新的频率调整值200MHz；
步骤907：200MHz的绝对值小于3GHz；
步骤908：将200MHz设置到可调光源，本次调整结束。
经过以上第一次调整，频率偏差从-6G缩减到-5.8G，以此类推，再经过14次调整后，频率偏差缩减到-3GHz，此时的当前频率调整值为3GHz，当到达下一个定时时间时，执行以下步骤：
步骤909：控制器从接收ASIC中读取接收光与本振光的频率偏差值为-3GHz；
步骤902：判断-3GHz的绝对值大于2GHz；
步骤903：判断可调光源空闲；
步骤904：从可调光源中读取当前频率调整值为3GHz；
步骤906：判断-3GHz小于2GHz；
步骤907：将当前频率调整值3GHz加上200M，得到新的频率调整值3.2GHz；
步骤908：3.2GHz的大于3GHz，停止补偿，结束。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种频率偏差自动补偿方法，其特征在于，包括：
定时读取光模块的接收光与本振光之间的频率偏差值，
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，控制所述可调光源调整所述本振光的频率以进行频率偏差补偿；
其中，当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，控制所述可调光源调整所述本振光的频率以进行频率偏差补偿，包括：
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，比较频率偏差值与所述阈值，若所述频率偏差值大于所述阈值，控制所述可调光源降低所述本振光的频率，若所述频率偏差值小于所述阈值，控制所述可调光源提高所述本振光的频率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
若所述频率偏差值大于所述阈值，控制所述可调光源降低所述本振光的频率，若所述频率偏差值小于所述阈值，控制所述可调光源提高所述本振光的频率，包括：
读取所述可调光源的当前频率调整值，所述当前频率调整值为所述本振光的当前频率与初始频率的差值；
若所述频率偏差值大于所述阈值，将所述当前频率调整值减去调整步长值，得到新的频率调整值；
若所述频率偏差值小于所述阈值，将所述当前频率调整值加上调整步长值，得到新的频率调整值；
当所述新的频率调整值的绝对值小于等于调整上限值，将所述新的频率调整值发送给所述可调光源。
3.如权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在于，
当所述可调光源非空闲或所述频率偏差值的绝对值小于等于阈值，停止所述频率偏差补偿。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
当所述新的频率调整值的绝对值大于调整上限值，停止所述频率偏差补偿。
5.一种频率偏差自动补偿装置，其特征在于，包括：
读取模块，用于定时读取光模块的接收光与本振光之间的频率偏差值，
补偿控制模块，用于当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，控制所述可调光源调整所述本振光的频率以进行频率偏差补偿；
其中，所述补偿控制模块，是用于：
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，比较频率偏差值与所述阈值，若所述频率偏差值大于所述阈值，控制所述可调光源降低所述本振光的频率，若所述频率偏差值小于所述阈值，控制所述可调光源提高所述本振光的频率。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述补偿控制模块，是用于：
读取所述可调光源的当前频率调整值，所述当前频率调整值为所述本振光的当前频率与初始频率的差值；
若所述频率偏差值大于所述阈值，将所述当前频率调整值减去调整步长值，得到新的频率调整值；
若所述频率偏差值小于所述阈值，将所述当前频率调整值加上调整步长值，得到新的频率调整值；
当所述新的频率调整值的绝对值小于等于调整上限值，将所述新的频率调整值发送给所述可调光源。
7.一种相干光模块，其特征在于，包括入射光功率检测单元、相干接收机、接收专用集成电路ASIC、控制器以及可调光源；其中，
所述入射光功率检测单元，用于检测接收光功率；
所述相干接收机与所述入射光功率检测单元、所述接收ASIC以及所述可调光源相连，所述相干接收机用于将入射光信号和本振光信号进行光混频；
所述接收ASIC与所述控制器以及相干接收机相连，所述接收ASIC用于估计接收光与本振光之间的频率偏差值；
所述控制器与所述ASIC以及所述可调光源相连，所述控制器用于定时从所述接收ASIC中读取频偏值，当所述频偏值的绝对值大于阈值且可调光源空闲时，向可调光源发送调整指令；
所述可调光源与所述控制器以及所述相干接收机相连，用于生成本振光信号，并按照所述调整指令对光源的频率进行调整；
其中，所述控制器是用于：
当所述频率偏差值的绝对值大于阈值且所述光模块的可调光源空闲，比较频率偏差值与所述阈值，若所述频率偏差值大于所述阈值，控制所述可调光源降低所述本振光的频率，若所述频率偏差值小于所述阈值，控制所述可调光源提高所述本振光的频率。
8.如权利要求7所述的相干光模块，其特征在于：
所述控制器是用于：
读取所述可调光源的当前频率调整值，所述当前频率调整值为所述本振光的当前频率与初始频率的差值；
若所述频率偏差值大于所述阈值，将所述当前频率调整值减去调整步长值，得到新的频率调整值；
若所述频率偏差值小于所述阈值，将所述当前频率调整值加上调整步长值，得到新的频率调整值；
当所述新的频率调整值的绝对值小于等于调整上限值，将所述新的频率调整值发送给所述可调光源。
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