CN105684333B - 用于光多载波信号的参数控制 - Google Patents

Abstract

光多载波信号具有调制格式并且具有许多单独载波信号。所述信号的参数通过接收(100)单独载波信号的单独载波传送性能的指示以及为单独载波信号选择(110)参数值来控制，所述参数值包括用于调制格式的载波带宽和载波FEC开销。根据指示的单独载波传送性能并且根据多载波信号的总体频谱效率来做出选择。选择的参数值被输出(120、124、125、126、127)用于控制光多载波信号。通过为两个参数而不是任一个选择值，可以得到更好的优化，因为它们是互相依赖的。控制可以具有比改变调制格式更好的粒度，并且可以更好地使用带宽或者改进总体容量。

Description

用于光多载波信号的参数控制

技术领域

本发明涉及用于控制光多载波信号的参数的设备，涉及控制参数的方法并且涉及对应的计算机程序。

背景技术

连接的装置和支持的云服务的数目的快速增长正驱动将超100Gbit/s光信道引入DWDM光传输基础设施中：400Gbit/s将会是第一步，接着是1Tbit/s。由于：a)提供以这样的高速度运行的电子电路的困难以及b)由光纤中的线性和非线性损伤引入的性能退化，400Gbit/s和1Tbit/s传送通常依靠多载波技术：在最常见方案中，M个支路数据流被映射到N个独立调制的光载波中，其中FEC的开销或导频符号被添加至有效负载位。这些具有FEC开销的数据流被用于调制载波并且被转换成光域信号来创建光多载波信号。自适应调制格式通常被建议作为根据由信道经历的传播损伤来调节总容量的技术，使得高阶调制格式(例如16QAM)可以被用在短链路上，以最大化频谱效率，同时低阶调制格式(例如QPSK)可以被配置用于更长的链路或未预期到的链路退化的情形中。

对运营商来说，新的基础设施的布署通常是费用的主要来源，使得20或30年长的网络寿命需要被规划以便具有投资的全部的回报。在这段时间期间，预期业务需求显著增加，使得仅从商业角度来看，增加频频谱效率仅仅是节省延长基础设施寿命的费用的方法。这是引入40Gbit/s和100Gbit/s光接口背后的主要原因并且解释了为什么尽管它们相对于等效数目的10Gbit/s光接口从来没有达到令人满意的成本点，但是它们还正在被安装。当然，类似的考虑适用于400Gbit/s和T Gbit/s光接口。

尽管在原理上很高的频谱效率值是可能的，但是技术问题和实际网络特征(例如布署的光纤的类型以及存在的放大噪声)实际上将可实现的值限制到由现今具有100Gbit/s信道的50GHz密度DWDM网络(也就是近似2bit/s/Hz)携带的频谱效率的若干倍。还已知的是，提供具有根据OSNR的子信道带宽和间隔的优化的自适应超级信道。

发明内容

本发明的实施例提供改进的方法和设备。根据本发明的第一方面，提供有用于控制具有调制格式并且包括多个单独载波信号的光多载波信号的参数的设备，所述设备具有用于接收单独载波信号中的至少一个的单独载波传送性能的指示的输入。提供了用于根据指示的单独载波传送性能并且根据光多载波信号的得到的总体频谱效率来为单独载波信号中的所述至少一个选择参数值的处理器，所述参数值包括用于调制格式的载波带宽和载波前向纠错(FEC)开销。所述选择的参数值被输出用于控制光多载波信号。

通过选择这两个参数中的两者而不是任一个，可以得到更好的优化，因为它们是相互依赖的因素。例如，载波带宽控制可以给出比改变调制格式更好的粒度。通过根据总体频谱效率而调整，传送器例如可以更好地利用带宽或者改进总体容量。例如见图1或图2。

这里载波带宽被定义为包括具有任何保护频带的带宽或不具有任何保护频带的带宽，或者在邻近载波之间重叠的情形中，它则可以包括包含这样的重叠的带宽或者直到所述重叠的中点的带宽。在后者的情形中，无论什么时候载波间隔被控制，载波带宽都会被控制。调整载波带宽可以包括例如控制映射以调整调制到载波上的数据的速率，在调制器中电到光转换之前控制数字滤波器，调谐激光以控制载波之间的频率间隔，或者在电到光转换之后调整光带通滤波器。确定这两个参数例如可以包括从查找表中同时确定它们，或者例如在连续迭代过程中调整一个然后调整另一个。这些参数的确定可以给出用于具有更低阶调制格式的改进的效率的更多的范围，因为载波之间通常存在更大的间隔。

任何附加的特征可以被添加至所述方面中的任一方面，并且在下面陈述一些这样的附加特征。一个这样的附加的特征是处理器配置成为多载波信号的载波中的所述至少一个选择载波带宽以提供超Nyquist(faster than Nyquist)操作。

一个这样的附加的特征是处理器配置成根据指示的单独载波传送性能并且根据光多载波信号的得到的总体频谱效率来选择载波间隔。

另一个这样的附加的特征是处理器配置成接收对多载波信号的期望总带宽限制的指示，并且根据那个总带宽限制来做出载波FEC开销和载波带宽的选择。注意到，总体频谱效率直接与总体带宽和总体容量相关，使得如果一个被约束，则其它两个是确切等同物。

另一个这样的附加的特征是处理器配置成接收多载波信号的期望的总传送容量的指示并且根据那个总传送容量来做出载波FEC开销和载波带宽的选择。

另一个这样的附加的特征是处理器还配置成控制映射器，根据选择的参数值来调整有效负载到载波中的不同载波上的映射。

另一个这样的附加的特征是查找表具有载波FEC开销的可能值，所述载波FEC开销作为指示的对应的载波传送性能和对应的载波带宽的可能值的函数，并且具有对应的载波带宽的可能值，所述对应的载波带宽作为指示的对应的载波传送性能和载波FEC开销的可能值的函数。

另一个这样的附加的特征是处理器配置成确定通过来自查找表的载波FEC开销和对应的载波带宽的可能值的相应的不同的组合实现的总体谱频率，并且配置成通过根据确定的总体谱频效率来从不同的组合中选择来做出对载波FEC开销和载波带宽的选择。

另一个这样的附加的特征是处理器配置成周期性地更新参数值的选择。

另一个这样的附加的特征是网络管理系统具有上面陈述的设备。

另一个方面提供控制具有调制格式并且包括多个单独载波信号的光多载波信号的参数的方法，所述方法涉及接收单独载波信号中的至少一个的单独载波传送性能的指示，以及根据指示的单独载波传送性能并且根据多载波信号的总体频谱效率来为单独载波信号中的所述至少一个选择参数值，所述参数值包括用于调制格式的载波带宽和载波FEC开销，并且所述选择的参数值被输出用于控制光多载波信号。

所述方法的另一个这样的附加的特征是载波带宽被选择来提供超Nyquist操作。如果增加的数据速率超过FEC开销或者克服来自由超Nyquist操作引起的ISI或ICI的传输误差的其它编码方面的增加，则这可以实现更高的频谱效率。通过根据每载波传送性能来将这与动态调整相结合，频谱效率可以进一步被改进。例如见图4。

另一个这样的附加特征是根据指示的单独载波传送性能并且根据光多载波信号的得到的总体频谱效率来选择载波间隔。

另一个这样的附加的特征是接收对多载波信号的期望的总带宽限制的指示，以及根据那个总带宽限制来选择被实施的步骤。这增加了约束，所述约束使确定更简单并且反映实际情况。利用固定的总带宽，计算频谱效率实际上等效于计算总传送容量。例如见图5。

另一个这样的附加的特征是接收对多载波信号的期望的总传送容量的指示以及根据那个总传送容量来选择被实施的步骤。这是备选的约束，其使确定更简单并且反映实际情况。利用固定的总容量，计算频谱效率实际上等效于计算总带宽。这样的约束可以从物理装备限制中推导或者例如通过网络管理或相关的数据来设定。例如见图6。

另一个这样的附加的特征是根据选择的参数值来调整到载波中的不同载波上的有效负载的映射。这可以包括例如调整哪些载波被使用、调整被使用的多个载波、调整每个载波的数据速率、或调整载波的间隔。例如见图7。

另一个这样的附加的特征是使用查找表来确定载波FEC开销的可能值，所述载波FEC开销作为指示的对应的载波传送性能和对应的载波带宽的可能值的函数，以及确定对应的载波带宽的可能值，所述对应的载波带宽作为指示的对应的载波传送性能和载波FEC开销的可能值的函数。这是实现调整的一种方法。例如见图8。

另一个这样的附加的特征是确定通过载波FEC开销和对应的载波带宽的可能值的相应的不同组合实现的总体频谱效率，以及通过根据不同组合的相应的总体频谱效率而从它们中选择来做出选择。例如见图8。

另一个这样的附加的特征是周期性地更新参数值的选择。

另一个方面提供了存储在计算机可读介质上的具有指令的计算机程序，当所述指令由处理器执行时，可以使得处理器实施如上面陈述的方法。

附加的特征中的任何一个可以结合在一起并且与方面中的任何一个结合。其它效应和结果对本领域中的技术人员将是明了的，尤其与其它现有技术相比。许多变型和修改可以被做出，而不会偏离本发明的权利要求。因此，应当清楚地理解本发明的形式仅仅是说明性的，并且不意图限制本发明的范围。

附图说明

现在将参考附图通过示例来描述本发明可以如何被实现，其中：

图1示出根据实施例的用于传送具有参数值的控制的光多载波信号的设备的示意图，

图2示出根据实施例的操作的步骤，

图3示出选择参数值的处理的示意性图解，

图4示出使用FNT的进一步的实施例，

图5示出具有在给定的带宽上的容量最大化的进一步的实施例，

图6示出具有在给定的容量上的带宽最小化的进一步的实施例，

图7示出具有映射改变的进一步的实施例，

图8示出使用查找表的进一步的实施例，

图9示出具有验证的进一步的实施例，

图10到12示出具有调整载波带宽的各种方法的实施例，以及

图13示出用在实施例中的调制器的示例。

具体实施方式

本发明将参考特定的实施例并且参考某些附图来描述，但是本发明不限于此并且仅仅通过权利要求来限制。所描述的附图仅仅是示意性的而不是限制性的。在附图中，出于说明性的目的，元件中的一些的尺寸可以被夸大并且不按比例绘制。

定义：

本描述和权利要求中使用术语“包括”的地方其不排除其它元件或步骤并且不应当被解释为被限制于其后列示的部件。在不定冠词和定冠词使用的地方，当引用单数名词例如“一”“所述”时，这包括那个名词的复数除非具体陈述了别的东西。

描述的设备、节点网络的元件或部分可以包括编码在媒体中的用于执行任何类型的信息处理的逻辑。逻辑可以包括编码在硬盘或其它计算机可读介质中的软件和/或编码在专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它处理器或硬件中的指令。

对节点的引用可以包括任何类型的切换节点，不限于描述的类型、不限于任何级别的集成、或尺寸或带宽或比特率等等。

对软件的引用可以包括用在处理硬件上直接或间接可执行的任何语言的任何类型的程序。

对处理器、硬件、处理硬件或电路的引用可以包括集成至任何程度的并且不限于通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、分立部件或逻辑等等的任何种类的逻辑或模拟电路。对处理器的引用意在包括使用多个处理器的实现，所述多个处理器可以例如被集成在一起或者共同位于同一节点中或者分布在不同的位置处。

对超Nyquist的引用意在包括对于给定的信道间隔/带宽占用实现比由Nyquist准则预测的信令更快的信令的任何多载波方案。这可以涉及具有相邻载波的频率重叠和在接收机处的补偿来自重叠的退化的对应的处理，或者这甚至可以通过密集滤波和减少的信道间隔而没有重叠来获得。

缩写词

BV-OXC：可变带宽光交叉连接

DP-QPSK：双极性四相移相键控

FTN：超Nyquist

OFDM：正交频分复用

QAM：正交幅度调制

PCE：路径计算元件

WSON：波长交换光网络

介绍

通过对实施例的介绍，它们如何利用常规设计来处理一些问题将被解释。

在用于频谱地有效传送的被建议的技术中的许多中隐式地采用正交信令，例如正交频分复用(OFDM)。正交信令确保没有符号间干扰(ISI)和信道间干扰(ICI)。在典型情形中，为了降低处理速度，使用不同的子信道，所述子信道在频率上通过F被间隔开并且每个采用具有符号间隔T的M进制调制格式。OFDM是考虑到利用时间间隔T的矩形脉冲(其中F＝1/T)的重叠信道的备选技术。在这两种情形中，在没有ISI和ICI并且对于高信噪比(SNR)，最大可得频谱效率为η＝log2M。这意味着仅仅通过使用高阶调制，更好的效率是可以实现的。这可能是个问题，因为为了维持给定的性能，其要求SNR和信道功率的成比例的增加，由于光纤非线性，这可能不是可行的。(注意到对子信道的引用被当作包含超级信道的一部分，而对载波的引用可包含或者超级信道的一部分或者多载波信号的任何类型的一部分。)

然而，还可以不增加M而增加频谱效率。实际上，从信息理论η＝IM/(FT)，其中IM是输入和输出之间平均相互信息，并且在正交性情况下，它的最大值是log2M。放弃正交性条件等效于假设FT＜1：结果是，IM的最大值减少而IM/(FT)实际上增加可能发生。一示例是四相移相键控(QPSK)系统采用具有滚降a＝0.2的根升余弦(RRC)脉冲。在这个示例中，对于Nyquist符号时间T＝T₀，η＝1.66bit/s/Hz，当对于T＝0.4T₀，η达到大约3bit/s/Hz的最大值时，即使相互信息从2bit/symbol降低到大约1.5bit/symbol。

超Nyquist(FTN)

存在有若干种非正交传送。例如，超Nyquist信令是包括发送通常在时间和频率上重叠的脉冲序列的已知技术。最佳时间和频率间隔被获得，因为最小值给出相对于Nyquist情况的没有减少的最小欧几里德距离。实际上，至少当最佳检测器被采用时，相对于正交情况没有体验到性能退化。然而，最佳检测器的复杂性很容易变得不可管理，所以用实际接收机实现这个优化当前不是实际的。在A.Barbieri、D.Fertonani和G.Colavolpe的“Time-frequency packing for linear modulations：spectral efficiency and practicaldetection schemes，”IEEE Trans.Commu.，vol.57，pp.2951-2959，Oct.2009中考虑了类似的方案。

然而，它们被选择在受约束的复杂性接收机存在的情况(独立于干扰集大小)下最大化频谱效率，而不是减少时间和频率间隔来保留最小距离。

实现超Nyquist传送的实际方法是窄带滤波复杂调制的信号(例如，QPSK)，使得传送的脉冲在时间上重叠。由于传送的信号的减少的带宽占用，这又实现信道间的频率间隔F的减少，而不会必须使它们在频率上重叠，所以频谱效率提高。在次最佳但实际的实现中，每个子信道可以被单独地取样和处理，以便确保系统可调节性。由滤波器引入的失真可以通过在接收机处的适当的后处理来恢复。这与香农定理相符合，其确保至少当低阶星座图被考虑时通信系统的频谱效率可以通过放弃正交性条件来改进。还是在这个情形中，可以使用实际减少复杂性的检测器，其具有低阶星座图(例如QPSK)容易生成和解码的额外的优势。从现在开始，这种类型的超Nyquist传送技术将被称作频率打包(FP)。

后处理DSP可以利用例如具有9个tap的二维(2-D)自适应FFE来处理在两个极化的正交状态上接收的信号以补偿色散和PMD，使得它的输出被提供至BCJR检测器，其与检测器重复地交换信息最多100次迭代。

频率打包是可以依赖自适应FEC的超级信道实现的示例。频率打包的信道通常使用低阶调制格式，通常是QPSK。通过窄带滤波调制的载波而不是增加调制星座图尺寸来实现频谱效率，使得它们的频率分离可以因此减少。在接收机处，turbo均衡结构恢复滤波损伤和传播损伤。为频率打包的超级信道的每个子信道单独设定一种FEC码的能力可以导致传送容量的显著的增加。

与灵活网格相结合，自适应收发机是增强网络灵活性的另一种工具。在自适应收发机中，传送的信号的格式根据目标链路距离和可用频谱来调整。在这个目的下，关于若干设计参数(超级信道中的子信道的数目、子信道比特率以及调制格式、FEC类型等)起作用是可能的。例如，16QAM传送器也可以容易地用于QPSK传送，减半线速率但是允许更长链路距离。这个解决方案可能基于两个DP-16QAM载波被实现用于400Gbit/s信道，因为它可以依靠对于100Gbit/s系统开发的相同的电子器件并且导致DSP复杂性的小的增加。

使用自适应调制格式作为工具来调整容量具有两个缺点：粗糙颗粒性和硬件复杂性。例如，从16QAM切换到QPSK可以导致将传送的容量减半，并且要求调制器能够生成两种格式。

另一方面，自适应FEC允许更好的容量步阶并且可以在DSP等级完全被管理，例如借助于穿刺技术。例如，FEC码率可以在范围9/10、8/9、4/5、3/4和2/3内变化，保持恒定的比特率一致，包括开销和有效负载。

图1、2，第一实施例

图1示出根据实施例的用于传送具有参数值控制的光多载波信号的设备的示意图。多载波传送器10配置成如示出的通过光路径将光多载波信号发送至接收机20。用于为传送器选择参数值的处理器70例如被示出为控制平面60的一部分。多载波信号的单独载波的传送性能在接收机处被检测并且被送回到处理器的输入71。处理器还具有耦合至传送器的输出72，来将参数值(例如FEC开销和载波带宽)发送至传送器以使多载波信号能够被调整来例如实现最佳频谱效率。FEC开销可以处于例如FEC长度或与有效负载相关成比例的形式。

传送器可以具有用于将有效负载映射至许多数据流(每个用于多载波信号的单独的载波)的映射35。每个数据流传到它自己的FEC部分30，其是自适应的，并且调整根据来自处理器的相应的FEC开销值使用的FEC开销的长度。具有FEC开销的得到的数据流每个转到调制器50用于产生调制的光载波，其被送到相同的光路径用于作为到接收机的多载波信号一起传送。在一些示例中，调制器可以产生多载波信号或者独立的波分复用器可以被提供用于将载波复用在一起。带通滤波器40被示出为如何根据由处理器输出的载波带宽参数来单独地控制每个载波的载波带宽的示例。原理上这些可以是用于在调制器的输入处过滤数据流的带宽的数字滤波器，或者用于在光载波被复用之前单独地带通滤波光载波的光带通滤波器。

图2示出图1的实施例或其它实施例的操作的步骤。在步骤100，在处理器100处接收来自接收机的单独载波传送性能的指示。在步骤110，处理器根据单独载波传送性能并且根据所有载波的总体频谱效率来为每个载波或者载波中的至少一些或者为一组载波确定参数值(例如载波FEC开销以及载波带宽)。如何实现这的一些示例下面将更详细地解释。在步骤120，这些参数值被输出至传送器以调整载波FEC部分并且调整载波带宽，来将多载波信号更好地调谐至当前传送条件。操作和优势可以调整多载波信号是具有用于所有载波的一种调制格式还是用于载波中的不同载波的不同格式的混合。注意到，操作可以根据传送条件可以改变得有多快来周期性地被重复以实现动态调整而不是仅仅在安装或试运行期间设定参数。

图3，选择参数值的处理的示意图

图3示出涉及根据实施例来选择参数值的处理步骤的示意图。在步骤150，载波带宽被确定为载波FEC开销和载波传送性能的函数。在步骤160，载波FEC开销被确定为载波带宽和载波传送性能的函数。载波FEC开销和载波带宽的可能的值的对被转到步骤170，其中对于每个可能的值的对确定总体频谱效率。在步骤180，基于得到的总体频谱效率并且可选地基于其它因素来为载波中的一些或全部中的每个选择一对参数。所选的参数的对被输出至多载波传送器以使它输出修改的多载波信号。

选择参数的处理的更详细的示例

术语

Rc 以bit/s为单位的客户端总的吞吐量，如由M个输入数据流的和给出。

R_L 以bit/s为单位的WDM线路总的吞吐量，如由N个载波的和给出。

R⁽ⁿ⁾ 比特率，包括第n个载波(n＝1，....，N)的FEC开销和有效负载。

我们假设K个不同类型的FEC是可用的，其中开销α_k，k＝1，...，K。FEC开销和纠错能力被假设分别随k增加/降低。

α_k ⁽ⁿ⁾意味着第n个载波使用第k类的FEC。

下面的关系成立：

它的意思是支路有效负载不能比输出有效负载更高，t被发送进入WDM线路。

B⁽ⁿ⁾ 第n个载波带宽

我们假设B⁽ⁿ⁾可以采用具有某个粒度(例如根据灵活的网格，6.25GHz)的L个不同的离散的值。

B₁ ⁽ⁿ⁾意味着第I个载波等于第I个值。

以bit/s/Hz为单位的频谱效率(SE)，被定义为传送的信息比率和总的带宽之间的比率。

在下面，我们将假设对于所有的载波R⁽ⁿ⁾＝R，使得

FEC开销、带宽和OSNR之间的关系

如上面指出的，最佳的FEC开销和载波带宽是互相依赖的变量因为更低的带宽要求更高的FEC开销来补偿增加的滤波衰退(filtering penalty)。当然，FEC开销还取决于载波传送性能，例如通过由于放大噪声沿光路径累积的OSNR表示的：OSNR越低，开销越高。

α⁽ⁿ⁾＝f(B⁽ⁿ⁾，OSNR⁽ⁿ⁾) (方程4)

其中f()是带宽和OSNR的单调递减函数，使得它可以被转化：

B⁽ⁿ⁾＝f^-1(α⁽ⁿ⁾，OSNR⁽ⁿ⁾) (方程5)

α⁽ⁿ⁾和B⁽ⁿ⁾在离散的值的有限集上变化。类似地，OSNR可以在实际下边界和上边界值内被离散化，使得方程4和方程5中的函数借助于查找表是简单可实现的。

在一些情形中，测量的OSNR在域中可能是不可用的。并且尽管性能主要由OSNR确定，但是它不是仅有的相关参数而其它的传播效应，例如光纤非线性，可以显著地影响。此外，制造公差也可能是重要的。解决这些问题的实际的方法是使用等效OSNR值，其从测量的BER值开始通过表征FEC表现的BER vs OSNR曲线计算。在下面，为了简单化起见，我们将继续参考OSNR。

图4，使用FTN的进一步的实施例

在基于频率打包的传送器以及其它多载波类型中，借助于电或光可调滤波器或者两者来改变载波带宽是可能的：更高的带宽值对应于更低频谱效率和更好性能并且对更低的带宽反之亦然。调整带宽的可能性是有益的，尤其是对于基于灵活网格的下一代系统(最近在G694.1建议中被ITU-T标准化)。这些系统允许根据实际业务负载以及在每个光路径上实现的性能的光带宽的动态分配。然而，例如在频率打包超级信道中设置最佳FEC开销和载波带宽值不是轻松的任务，因为这些是相互依赖的值：理想地，将期望将这两个值保持尽可能小以最大化频谱效率(即，最大化有效负载并且最小化传送带宽)，但是这是不可能的因为更小的带宽要求更高的FEC来补偿增加的滤波衰退。

一些实施例采用基于超Nyquist操作的光接口，并且使用FEC和光带宽设置方法来最大化与由光路径引入的传播损伤兼容的光超级信道容量。图4示出与图2的示例类似的示例，但是具有用具有超Nyquist操作的载波中的至少一些来操作多载波传送器的步骤102。在步骤100，在处理器处接收来自接收机的单独载波传送性能的指示。在步骤112，处理器根据单独载波传送性能(记住载波中的一些或者所有将具有超Nyquist操作)并且根据所有载波的总体频谱效率来为每个载波或载波中的至少一些或者为一组载波确定参数值(例如载波FEC开销和载波带宽)。在步骤120，这些参数值被输出至传送器以调整载波FEC部分以及调整载波带宽。

一旦已经计算出所述两个值，则可以将通知发送至：

a)客户端接口使得它可以调整分路数据流的速率，

b)M:N映射器使得它可以因此设置每个载波上的有效负载，以及

c)控制和管理平面，因此它可以具有分配的和可用的资源的完整概念。

一些实施例实现在给定的带宽上的传送的容量的最大化，并且其它的实施例实现对于给定传送容量的带宽的最小化。这可以帮助确保可用网络资源被有效地开发，如现在将被解释的。

图5，在给定带宽上的容量最大化

为了最大化在给定带宽B_TOT上的传送容量，如下改写方程3是方便的。

借助于线性规划技术可以解决所述任务，参考具有如下约束的α⁽¹⁾，...，α^(N)来将方程6最小化。

如上面解释的，或者直接测量OSNR⁽ⁿ⁾或者通过测量的BER推导OSNR⁽ⁿ⁾。图5示出基于图2的示例的示例的步骤。在步骤250，接收期望的总的总体带宽的指示。在步骤100，在处理器处接收来自接收机的单独载波传送性能的指示。在步骤114，处理器根据单独载波传送性能并且根据所有载波的总体频谱效率以及根据期望的总总体带宽来为每个载波或载波中的至少一些或者为一组载波确定参数值(例如载波FEC开销以及载波带宽)。在步骤120，这些参数值被输出至传送器以调整载波FEC部分并且调整载波带宽来将多载波信号更好地调谐至当前传送条件。在实施例的任何一个中，参数值的选择可以如在步骤190中示出的那样被周期性地重复。

图6，对于给定容量的带宽最小化

为了对于给定的传送容量C_TOT最小化带宽，如下改写方程3是方便的。

借助于线性规划技术可以解决所述任务，参考具有如下约束的B⁽¹⁾，...，B^(N)将方程6最小化。

如上面解释的，直接测量OSNR⁽ⁿ⁾或者由测量的BER推导OSNR⁽ⁿ⁾。图6示出基于图2的示例的示例的步骤。在步骤300，接收期望的总体容量的指示。在步骤100，在处理器处接收来自接收机的单独载波传送性能的指示。在步骤116，处理器根据单独载波传送性能并且根据所有载波的总体频谱效率以及根据期望的总体容量来为每个载波或载波中的至少一些或者为一组载波确定参数值(例如载波FEC开销以及载波带宽)。在步骤120，这些参数值被输出至传送器以调整载波FEC部分并且调整载波带宽来调谐多载波信号。

图7，具有映射改变的示例

图7示出类似于图2的示例的示例，具有对应的步骤100，其中在处理器处接收来自接收机的单独载波传送性能的指示。在步骤110，处理器根据单独载波传送性能并且根据所有载波的总体频谱效率来为每个载波或载波中的至少一些或者为一组载波确定参数值(例如载波FEC开销以及载波带宽)。在步骤138，存在有根据FEC开销和载波带宽的新参数值而确定对映射的改变的步骤。在步骤139，这些参数值被输出至传送器以调整载波FEC部分并且调整载波带宽来调谐多载波信号并且调整映射。

图8，使用查找表的示例

图8示出类似于图2的示例的另一个示例，其中在步骤300，在处理器处接收期望的总带宽或总容量的指示，然后在步骤100，在处理器处接收来自接收机的单独载波传送性能的指示。在步骤310，使用查找表来确定载波FEC开销的可能值，所述载波FEC开销作为载波带宽的可能值的函数并且作为指示的载波传送性能的函数。在步骤320，可选地借助于查找表来确定作为载波FEC开销的函数的并且作为指示的载波传送性能的函数的载波带宽的可能的值。在步骤330，存在有确定用于满足总带宽或总容量约束的可能的载波带宽和载波FEC开销的不同组合的频谱效率的步骤。然后至少根据得到的总体频谱效率来做出使用哪些值的选择。在步骤120，这些选择的参数值被输出至传送器以调整载波FEC部分并且调整载波带宽来调谐多载波信号。

图9，具有验证的示例

图9示出具有紧接着选择参数的验证步骤的示例。如在图2中的在步骤110那样，存在有步骤110，其中处理器根据单独载波传送性能并且根据所有载波的总体频谱效率来为每个载波或载波中的至少一些或者为一组载波确定参数值(例如载波FEC开销和载波带宽)。然后在步骤410，存在有验证有效负载数据和FEC开销的总的吞吐量不超过可允许的总的吞吐量的步骤。一旦已经计算了FEC开销，则它们的一致性必须借助于方程1被检查。如果它被验证，则不需要任何动作；否则如在步骤420中那样，客户端接口应当被通知以在有效负载到达到传送器的输入之前实现调整。

可能是备选方案或者可以被组合的两个动作是可能的。

1)通知客户端接口使得它可以减少总的比特率R_C以符合满足方程1，并且

2)等效地，通知客户端接口使得它可以将空闲比特放在已知位置使得通常有效负载比特率仍然符合方程1。空闲比特被M:N映射器丢弃，使得在添加FEC开销之前降低实际比特率。

图10到12，具有调整载波带宽的不同的方法的示例

图10示出类似于图1的示例的示例，但是具有映射器35，所述映射器35具有配置成通过控制每个载波的数据速率来调整载波带宽的数据速率控制部分45。这可以具有用两种方法来调整载波带宽的效果。如果邻近信道之间不存在频域中的重叠，则数据速率方面的变化将改变邻近信道之间的有效保护频带。如果邻近信道之间存在重叠，则数据速率方面的变化将改变重叠的量并且因此改变有效载波带宽。这可以是控制载波带宽的其它方法的备选方案或者可以与控制载波带宽的其它方法(例如数字或光滤波器)相结合。图10还示出查找表作为使处理器能够查找载波FEC开销的可能值的一种方法，所述载波FEC开销作为载波带宽的可能值的函数并且作为指示的载波传送性能的函数。查找表还可以用于查找载波带宽的可能值，所述载波带宽作为载波FEC开销的可能值的函数并且作为指示的载波传送性能的函数。

图11示出类似于图1的示例的示例，但是具有用于载波中的每个的光带通滤波器43。光复用器44被设置来将载波组合成多载波信号。图12示出类似于图2中的方法步骤的方法步骤的并且示出实现调整载波带宽的步骤120不同方法的示例。这些方法中的一个是如上面讨论的那样调整载波输入数据速率的步骤124。另一种是调谐激光来调整光载波中央光频率(其可以被用于调整载波间隔)的步骤125。这可以使邻近载波之间的保护频带或重叠能够如上面讨论的那样被调整。另一种方法是调整数字带通滤波器的带宽的步骤126。类似地，另一种方法是调整光滤波器的带宽的步骤127。

如已经描述的，各种实施例的特征在一些情形中实现最大化在给定带宽上的传送容量，或者在其它情形中最小化对于给定传送容量的带宽。参数选择可以涉及根据给定的关系来配置相互依赖的参数，也就是，FEC开销和载波带宽，其还可以取决于测量的OSNR或BER。FEC开销和载波带宽可以从离散值的有限集中选取，与连续使用变量值相比，其可以减少处理负载。这些示例可以帮助增加安装的光纤上的频谱效率(SE)，其在允许机构利用它们在光纤方面已有的投资方面是重要的。使用已有波长的高容量信道的兼容性可以帮助当前安装的基础设施扩展超过100Gb/s，而具有对基础设施换新的最小的需求。

图13，调制器的示例

图13示出用于在具有间隔40的100GHz和100Gb/s共同传播信道的SMF非补偿的光纤链路上使用超Nyquist传送的示例的调制器的示意图。对于每个载波调制器具有用于滤波包含FEC开销的对应的数据流的数字带通滤波器540。每个数字滤波器具有由例如在图1中示出的处理器可控制的带宽。对于每个载波，I和Q信号被送到Mach-Zehnder(M-Z)调制器530来调制由激光ECL 500、510生成的光载波。具有相同的波长但是不同的极化的两个或更多个调制的光信号通过偏振光合束器PBC1 550耦合并且被送到WSS 560。被调制到不同波长上的进一步的载波对通过被示出为PBC2-n的进一步的PBC550组合并且被送到同一个WSS560。WSS可以被用于通过为每个载波提供光带通滤波，而不是使用数字带通滤波器，或者也提供数字带通滤波器来形成光频谱。这个布置可以与载波FEC部分和用于例如如在图1中示出的那样选择参数的处理器一起使用。

使用上面讨论的使用具有期望的检测器复杂度的高级信号处理技术的超Nyquist原理，子信道带宽和信道间间隔对于最大SE优化以使1Tb/s超级信道能够在少于200GHz的频谱占用(其中SE大约为5.2bit/s/Hz)内被传送，而不是通常的10x100Gb/s占用500GHz。

在具有8个光载波的特定示例中，总计1.12Tb/s的总的比特率是可得到的，每个光载波通过140Gb/s窄带滤波的DP-QPSK信号来调制，其对应于35G波特。根据FTN技术来优化子信道的带宽和间隔以最大化可实现的频谱效率。具体地，通过具有20GHz半最大值全宽度(FWHM)带宽(比Nyquist极限小得多)的三阶高斯滤波器窄带滤波每个子信道并且以每50GHz间隙分配一对子信道。此外，不相等的信道间隔(20/30GHz)被采用来说明邻近50GHzWDM间隙之间的保护频带，不是FTN要求的但是实现中间链路波长选择开关(WSS)。WSS可以近似地被建模为具有41GHz FWHM带宽的四阶高斯滤波器，留下每间隙9GHz未使用保护频带(浪费18％的频谱效率)。系统可以开发不同的低密度奇偶校验(LDPC)码来折衷净SE和纠错能力：9/10、8/9、5/6、4/5、3/4、2/3码率可以被配置，保持恒定的线速率，取决于累积的OSNR和传播衰退(propagation penalty)，来实现能够好地将传送的容量调整至传播条件的自适应光接口。64800比特代码字被使用并且通过正确地连接具有小的额外的开销(＜4％)、复杂度以及延迟的外部硬判决代码，本底误差可以进一步被减少。奇信道和偶信道通过两个集成的双嵌套Mach-Zehnder调制器(IQ-MZN)分别被调制。通过将35Gb/s编码的电二进制信号应用至调制器的同相(I)和正交(Q)端口，可以获得70Gb/s DP-QPSK信道。比特率然后借助于通过偏振光合束器(PBC)的极化复用被进一步倍增至140Gb/s每信道。在接收机侧，具有数字信号处理的相干极化分集检测可以被开发来补偿累积的色散和其它线性损伤(例如极化旋转、剩余色散、极化模式色散)。

可以在权利要求内设想其它变型和添加。

Claims (20)

1.一种用于控制具有调制格式并且包括多个单独载波信号的光多载波信号的参数的设备，所述设备具有：

输入，用于接收所述单独载波信号中的至少一个的单独载波传送性能的指示；

处理器，用于根据指示的单独载波传送性能并且根据所述光多载波信号的得到的总体频谱效率来为所述单独载波信号中的所述至少一个选择参数值，所述参数值包括用于调制格式的载波带宽和载波前向纠错（FEC）开销；以及

输出，用于输出所述选择的参数值以用于控制所述光多载波信号。

2.如权利要求1所述的设备，所述处理器配置成为所述多载波信号的所述载波中的所述至少一个选择载波带宽来提供超Nyquist操作。

3.如权利要求1或2所述的设备，所述处理器配置成根据所述指示的单独载波传送性能并且根据所述光多载波信号的所述得到的总体频谱效率来选择载波间隔。

4.如权利要求1或2所述的设备，所述处理器配置成接收所述多载波信号的期望的总带宽限制的指示，并且根据所述单独载波传送性能、所述总体频谱效率以及那个总带宽限制来做出对载波FEC开销和载波带宽的选择。

5.如权利要求1或2所述的设备，所述处理器配置成接收所述多载波信号的期望的总传送容量的指示，并且根据所述单独载波传送性能、所述总体频谱效率以及那个总传送容量来做出载波FEC开销和所述载波带宽的选择。

6.如权利要求1或2所述的设备，所述处理器还配置成控制映射器，根据所述选择的参数值来调整有效负载到所述载波中的不同载波上的映射。

7.如权利要求1或2所述的设备，具有查找表，所述查找表具有载波FEC开销的可能值，所述载波FEC开销作为所述指示的对应的载波传送性能和对应的载波带宽的可能值的函数，并且具有对应的载波带宽的可能值，所述对应的载波带宽作为所述指示的对应的载波传送性能和载波FEC开销的可能值的函数。

8.如权利要求7所述的设备，所述处理器配置成确定通过来自所述查找表的载波FEC开销和对应的载波带宽的可能值的相应的不同组合实现的总体频谱效率，并且配置成通过根据所述确定的总体频谱效率来从所述不同的组合中选择来做出载波FEC开销和载波带宽的选择。

9.如权利要求1或2所述的设备，所述处理器配置成周期性地更新所述参数值的选择。

10.一种网络管理系统，具有如权利要求1至9中的任何一项所述的设备。

11.一种控制具有调制格式并且包括多个单独载波信号的光多载波信号的参数的方法，所述方法具有以下步骤：

接收所述单独载波信号中的至少一个的单独载波传送性能的指示，

根据指示的单独载波传送性能并且根据所述多载波信号的总体频谱效率为所述单独载波信号中的所述至少一个选择参数值，所述参数值包括用于所述调制格式的载波带宽和载波FEC开销，以及

输出所述选择的参数值以用于控制所述光多载波信号。

12.如权利要求11所述的方法，选择所述载波带宽以提供超Nyquist操作。

13.如权利要求11或12所述的方法，具有根据所述指示的单独载波传送性能并且根据所述光多载波信号的得到的总体频谱效率来选择载波间隔的步骤。

14.如权利要求11或12所述的方法，具有接收所述多载波信号的期望的总带宽限制的指示的步骤，并且根据所述单独载波传送性能、所述总体频谱效率以及那个总带宽限制来实施所述选择步骤。

15.如权利要求11或12所述的方法，具有接收所述多载波信号的期望的总传送容量的指示的步骤，并且根据所述单独载波传送性能、所述总体频谱效率以及那个总传送容量来实施所述选择步骤。

16.如权利要求11或12所述的方法，具有根据所述选择的参数值来调整有效负载到所述载波中的不同载波上的映射的步骤。

17.如权利要求11或12所述的方法，具有以下步骤：使用查找表来确定载波FEC开销的可能值，所述载波FEC开销作为所述指示的对应的载波传送性能和对应的载波带宽的可能值的函数，以及来确定对应的载波带宽的可能值，所述对应的载波带宽作为所述指示的对应的载波传送性能和载波FEC开销的可能值的函数。

18.如权利要求17所述的方法，具有以下操作的步骤：确定由载波FEC开销和对应的载波带宽的可能值的相应的不同组合实现的总体频谱效率，以及通过根据它们相应的总体频谱效率来从所述不同的组合中选择而做出所述选择。

19.如权利要求11或12所述的方法，具有周期性地更新所述参数的选择的步骤。

20.一种计算机可读媒体，其上存储指令，所述指令当由处理器执行时，使得所述处理器实施如权利要求11至19中的任何一项所述的方法。