CN108631882A - 用于相干光学传输中相邻信道代价的监测和校正的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于相干光学传输中相邻信道代价的监测和校正的方法。在一些实施方式中，一种装置包括处理器，该处理器被配置用于接收与在相干光学接收机处接收的光学信号集合相关联的数字采样集合。数字采样集合与光学信道集合相关联。来自光学信道集合的每个光学信道与来自多个光学信道的至少一个相邻光学信道相间隔。处理器被配置用于针对来自光学信道集合的每个光学信道，基于数字采样集合的数字信号处理来计算该光学信道与来自光学信道集合的至少一个相邻光学信道之间的间隔。处理器被配置用于针对来自光学信道集合的每个光学信道，发送指示该光学信道与至少一个相邻光学信道之间的间隔的信号。

Description

用于相干光学传输中相邻信道代价的监测和校正的方法
技术领域
一个或多个实施方式涉及监测和校正相干光学传输系统中的相邻信道代价的方法。
背景技术
随着光学通信的使用的显著增加，固定频率范围内的信道的数目也已经增加。为了适应越来越多数目的信道而实现的许多解决方案中的一个是减少相邻信道之间的间隔。例如，在过去的几年中，50GHz信道间隔是常见的；现在，37.5GHz或者更小的信道间隔是可取的。减少的信道间隔允许增加的频谱效率和节省的频谱内的新光学信道。然而，减少信道间隔的缺点之一包括信道间隔与信道波特率的比率减小。该减小的比率使得对非线性误差(特别是关于激光中心频率误差)的裕度减小。
光学通信系统中的激光通常在其频率中展现漂移，例如约±1.8GHz。激光频率的该漂移经常足以在光学通信系统中产生大的误码率(BER)代价。已知的相关光学发射机/接收机不具有用于监测信道间隔中的漂移的内部机制。已知的监测方法使用外部连接的仪器，诸如光学光谱仪。
因此，需要有一种方法来数字地监测并且校正相关光学传输系统中相邻信道之间的间隔。
发明内容
在一些实施方式中，一种装置包括处理器，该处理器被配置用于接收在相干光学接收机处接收的光学信号集合相关联的数字采样集合。数字采样集合与光学信道集合相关联。来自光学信道集合的每个光学信道与来自多个光学信道的至少一个相邻光学信道相间隔。处理器被配置用于针对来自光学信道集合的每个光学信道，基于数字采样集合的数字信号处理来计算该光学信道与来自光学信道集合的至少一个相邻光学信道之间的间隔。处理器被配置用于发送针对来自光学信道集合的每个光学信道指示该光学信道与至少一个相邻光学信道之间的间隔的信号。
附图说明
本专利或者申请文件包含至少一个彩绘图。在请求和支付必要费用之后，专利局将提供具有彩图的本专利或专利申请的副本。
图1是根据一个实施方式的相干光学通信系统的逻辑框图。
图2是根据一个实施方式的相干光学接收机的逻辑框图。
图3是根据一个实施方式的相干光学发射机的逻辑框图。
图4图示了根据一个实施方式的功率谱密度对比频率的图的示例。
图5图示了根据一个实施方式的Welch的估计功率谱密度对比频率的图的示例。
图6图示了示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的示例技术的流程图。
图7图示了示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的另一示例技术的流程图。
具体实施方式
目前，光纤通信由于其大数据带宽和快速数据传送而得到普遍使用。用以增加数据带宽的一种通常实现的方法是波分复用(WDM)(或者密集WDM(DWDM))，其用于将来自不同光源的数据在每个光纤上一起复用，每个光学信号具有其自己单独的光波长。持续发展的网络业务包括尝试适应相同光纤中的更多信道。因此，为了提供大的网络容量，光学信道密度已经增加。
然而，在非常密集的WDM系统中，激光频率的波动(并且由此各种光学信道的中心频率)可能增加信道串扰代价。激光的频率的波动(以及各种光学信道的中心频率)称为激光频率漂移。为了避免信道串扰代价，本文描述的相干接收机系统可以通过估计相邻光学信道之间的间隔来确定激光频率漂移。一旦确定了针对一个或多个光学信道的中心频率的漂移，相干接收机系统就可以为相干发射机系统提供适合的反馈。在接收到反馈时，光学发射机系统对针对一个或多个光学信道的中心频率进行偏移，以减轻或者客服信道串扰代价。
图1是根据一个实施方式的相干光学通信系统100的逻辑框图。相干光学通信系统100包括：具有相干光学发射机110的网络节点101，以及具有相干光学接收机130的网络节点103。如图1所示，网络节点101和103每个是网络160的通信端点。网络节点101和网络节点103通过网络160的一个或多个连接(诸如光学链路120)连接在一起。例如，相干光学发射机110可以通过包括在光学通信网络160内的光学链路120以光学信号的形式发射数据。
光学通信网络160例如可以包括波分复用(WDM)通信网络。许多光学信号被复用在一起，并且经由光学通信信道(本文也称为光学信道)通过光学链路120来传输。光学链路120例如可以是物理连接，其包括诸如光纤(图1中未示出)的通信介质。WDM通信网络可以包括多个光学信道，每个具有其自己的带宽和与两个相邻的光学信道的预定信道间隔。可以在这些光学信道内传输光学信号，以将相干光学发射机110和相对应的相干光学接收机130链接到一起。相干光学接收机130通过光学链路120接收这些光学信道，其随后由相干光学接收机130(下文讨论)处理。
网络管理设备140经由网络160和/或分布式控制网络150连接至相干光学接收机130和相干光学发射机110。网络管理设备140管理相干光学通信系统100内的光学通信的一个或多个功能。例如，在相干光学发射机110处，可以基于由网络管理设备140确定以及从网络管理设备140接收的信号，来调整正在通过光学链路120传输的两个光学信道之间的间隔。针对相干光学接收机130，可以由网络管理设备140来分析两个光学信道之间的间隔，并且该间隔信息可以由网络管理设备140使用，以确定和向相干光学发射机110发送调整信号。换言之，网络管理设备140可以分析相干光学接收机130处的间隔，以便向相干光学发射机110提供所接收的信道间隔的反馈。
网络管理设备140可以是分布式控制网络150的一部分或者可操作地与其耦合。分布式控制网络150可以具有位于网络160的各种设备和节点以及网络节点101和103中或者分布在其中的部分或者元件。换言之，网络160的一个或多个设备和节点和/或网络节点101和103可以包括管理控制功能的软件(存储在存储器或者实现的硬件中)和/或硬件(处理器)，控制功能包括由网络管理设备140实现的功能。换言之，网络管理设备140可以通过分布式控制网络150接收和发射控制信号，该分布式控制网络150可操作地耦合至相干光学发射机110、光学链路120和/或相干光学接收机130以影响其控制功能。
虽然图1将相干光学发射机110示出为单独的发射机，但是应当理解，相干光学发射机110可以利用用于双工通信的相干光学收发机来替换，而不会脱离本公开内容的范围。类似地，虽然图1将相干光学接收机130示出为单独的接收机，但是应当理解，相关光学接收机130可以利用用于双工通信的相干光学收发机来替换，而不会脱离本公开内容的范围。另外，虽然图1仅示出了相干光学发射机110、相干光学接收机130和网络管理设备140中每个的仅一个，但是应当理解，任何数目的此类设备是可能的。类似地，虽然图1中示出了单个光学链路120，但是应当理解，光学链路120可以包括在包括一个或多个光学网络并且可以也包括一个或多个非光学网络的网络内。
图2是根据一个实施方式的相干光学接收机的逻辑框图。相干光学接收机130包括诊断处理器210、板上(on-board)存储器220、数字信号处理器(DSP)230、光学模块240和内部模拟数字转换器(ADC)242。DSP 230还包括色散补偿(CD comp)单元232、自适应均衡器(AEQ)235和频率/相位估计器237。
相干光学接收机130是诸如图1中所示的相干光学通信系统100的光学通信系统的一部分，该相干光学通信系统100可以实现为WDM通信系统。相干光学接收机130可以接收光学信号，并且估计所接收的光学信号的邻近信道的相对频率偏移。相干光学接收机130继而可以经由分布式控制网络150向网络管理设备140发射所估计的频率偏移的指示，并且继而网络管理设备140可以经由分布式控制网络150向相干光学发射机110提供控制信号。相干光学发射机110继而可以实现期望的步骤，以基于控制信号来调整频谱中的单个光学信道和/或多个光学信道的载波频率。
在相干光学接收机130的光学模块240中接收光学信号。光学模块240检测从光学通信网络(诸如图1中的网络160)接收的光学信号(图2中标记为‘光学信号’)，并且将光学信号转换为相对应的数字采样以用于进一步处理。更具体地，光学模块240包括具有光学检测器(未示出)的相干前端接收机(图2中未示出)，光学检测器检测所接收的光学信号以产生数字信号。相干前端接收机还包括本地振荡器(图2中未示出)，其生成作为参考的中频(IF)信号。将检测到的数字信号和IF信号进行混频以产生混频信号。取决于IF信号的IF的值，相干检测接收机可以被分类为零差、内差或外差接收机。光学模块240还向ADC 242发送混频信号。
带宽受限的ADC 242可以将检测到的混频信号(其是模拟电信号)转换为相对应的数字信号(本文也称为数字采样)。在由ADC 242转换之后，继而将数字电信号传输至DSP230，其包括色散补偿(CD comp)单元232。CD comp 232执行所接收的数字电信号的色散滤波。继而将CD comp 232的输出传递至自适应均衡器(AEQ)235。随着个体光学信道的功率水平随时间变化，AEQ 235执行信道均衡，并且AEQ 235向频率/相位估计器单元237发送与每个光学信道相关联的经功率均衡的信号。频率/相位估计器单元237确定所接收的光学信号的载波频率与由相干光学接收机130的本地振荡器(上文讨论的)生成的频率之间的偏移。频率/相位估计器单元237可以估计频率偏移，频率偏移例如由传输期间光学信道上的失真效应造成，或者由于相干光学发射机处的诸如激光器的光源310(下文参考图3描述)以及相干光学接收机130处的本地振荡器的中心频率(和/或光学信道的相关中心频率)中的波动而造成。相干光学接收机130中的本地振荡器的光学频率(或者波长)用作确定载波频率偏移的参考频率(或者波长)，其可以针对后者进行补偿。在由频率/相位估计器237处理之后，DSP230的输出是数字业务，与相干光学发射机(诸如相干光学发射机11)发送的数字业务相对应。总之，DSP 230执行各种类型的补偿以恢复由发送相干光学发射机发送的数字业务，并且一种类型的补偿是在通过光学链路120传输之后相对应的接收的光学信道的载波频率的估计。
在一些实现中，诊断处理器210可以可操作地耦合至DSP 230，并且接收表示由频率/相位估计器237确定的载波频率偏移的信号。继而，在执行诸如下文描述的快速傅里叶变换(FFT)以计算信道间隔的其他计算时，可以由诊断处理器210使用载波频率偏移信息来补偿载波频率偏移。
诊断处理器210可以分析来自被测试的光学信道的相邻光学信道的距离(信道间距)。诊断处理器210可以通过使用实现诸如快速傅里叶变换(FFT)的数学计算技术的数字信号处理来执行该分析。这些数学计算技术可以由诊断处理器210实现为(存储在存储器中和/或在处理器上执行的)软件和/或硬件。针对诊断处理器210使用软件的实现，板上存储器220可以存储该软件。在一些实现中，板上存储器220还可以存储诊断处理器210计算期间生成的任何数据。虽然图2将板上存储器220示出为与DSP 230物理上分离，但是在其他实施方式中，板上存储器是DSP 230的一部分并且与诊断处理器210可操作地耦合。
诊断处理器210可以通过从ADC 242捕获数据(例如，经由来自ADC 242的四个轨迹)并且执行由以下伪代码表示的方法来执行其信道间隔估计的计算：
为了伪代码的正确执行，用户将N_acq初始化为零。
第一(如伪代码的第一行表示)，通过快速傅里叶变换(FFT)将数字采样的块ADC_data从时域转换到频域。例如，ADC_data块大小可以在16,000个数字采样的范围内，或者只有32个数字采样。第二(如伪代码的第二行表示)，新的采集触发采集的数目N_acq的增量。第三(如伪代码的第三行表示)，计算FFT值的绝对值的平方以获得给定光学信道的频谱分量(可以针对多个光学信道重复该过程)。利用先前值P_avg来累积这样的值，以便在每次采集之后计算算术平均值。第四(如伪代码的第四行表示)，将平均功率谱密度估计转换为对数尺度，以dB为单位表示，并且将其存储在P_avg_dB变量中。第五(如伪代码的第五行表示)，分别计算零频率(中心)处的功率谱密度与针对右和左邻近信道的适当频率(R_idx和L_idx)处的离散傅里叶变换(DFT)之间的比率。可以利用拟合方程将中心频率和边频之间的dB差值转换为间隔Δs，以GHz表示。这可以例如作为脉冲滚降的函数来计算。可以将频率参数中心R_idx和L_idx初始化为作为由DSP估计的载波频率偏移值的函数的值。如上所述，一旦由相干光学接收机计算针对各种光学信道的信道间隔，就可以从相干光学接收机向网络管理设备发送诊断信号，以使得网络管理设备确定针对多个光学信道的信道间隔变化的期望或最小集合，如下文所述。
网络管理设备接收具有(或者指示或表示)信道间隔信息的诊断信号。在两个相邻信道能够报告其之间的相对间隔的情况下，如果两个间隔都被报告为有效，则网络管理设备可以取两个值的平均以提高估计的精度。信道间隔信息此处可以表示为Δsi；其中“Δs”是两个相邻信道之间的空间，并且“i”是表示被测试信道的迭代变量。这与估计间隔Δsi与每个信道i的目标间隔ti相关。接下来，网络管理设备可以计算满足该条件的失谐D；其中“Δs”是两个相邻信道之间的空间，“i”是表示被测试的信道的迭代变量，“t”是目标间隔，“C”是常量偏移，并且“D”是失谐因子。为了标识包括最小数目变化的失谐，网络管理设备可以计算使Dk＝0的数目最大化的常数项C。换言之，基于多数信道频率应当是稳定的并且信道间隔改变的最小集合最理想的前提，网络管理设备可以确定信道间隔改变的最小集合。一旦确定了信道间隔改变的最小集合，网络管理设备就可以向源相干光学发射机发送校正信号，以使得源相干光学发射机可以做出调整以对信道间隔进行补偿。该过程可以例如每天(或者每小时或每周)执行。
相干光学接收机130可以接收光学信号，并且估计所接收的光学信号的频谱的不对称度。相干光学接收机130继而可以经由分布式控制网络150向网络管理设备140传输所估计的不对称度的指示，并且继而网络管理设备140可以基于所估计的不对称度而经由分布式控制网络150向相干光学发射机110提供控制信号。相干光学发射机110继而可以实现步骤以对与频谱中的光学信道相关的不对称度进行补偿。
图3是根据一个实施方式的相干光学发射机的逻辑框图。相干光学发射机110包括光源310、光学模块320、数字信号处理器(DSP)350和控制器370，其可操作地耦合至DSP 350和光源310。光学发射机110可以使用自由空间光学器件、光纤光学器件、集成光学器件(例如，Si、SiN、二氧化硅、III-V等光学器件)等等来实现。光学发射机110的每个组件可以可操作地耦合至光学发射机110的另一组件。
光学模块320还包括可调谐光学耦合器(TOC)321，其可操作地耦合至马赫-曾德调制器(MZM)322(例如，光学波导)。TOC 321向MZM 322提供光学载波信号作为输入信号。由射频(RF)放大器326对MZM 322的另一输入，放大的模拟信号。该输入被用作调制信号以用于实现与光学载波信号组合的调制过程。从MZM 322输出的调制信号的一个集合具有其由极化旋转器325(图3中标记为“PolRot”325)改变的极化(例如，从垂直极化到水平极化)。继而，使用极化合束器(PBC)327组合来自PolRot 325的输出与从MZM 322输出的调制信号的其他集合，并且使用光学通信网络(诸如图1中的网络160)中的光纤来发射(图3中标记为“输出信号”)。现在描述与MZM 322的运作有关的附加细节。
可以使用例如二极管激光器来生成来自光源310的光束。继而，通过可操作地耦合的TOC 321将该光束传输至MZM 322。在TOC 321处，来自光源310的光束被分裂为两个，以使得光束输入到MZM 322结构的上分支(X部分)中，同时光束输入到MZM 322结构的下分支(Y部分)中。每个分支处的光束继而被进一步划分为两个，以使得每个光束的两个部分通过Mach-Zehnder结构的每个分支的上臂和下臂发送。例如，在正交相移键控(QPSK)和正交幅度调制(QAM)中，MZM 322的上臂形成同相(I)信号，并且MZM 322的下臂(通过移相器，通常π/2(即，90度相移))形成正交(Q)信号。
在XI和XQ信号(以及类似于YI和YQ)的合并点处，光束经历一系列编码的相位改变，其与来自RF放大器326的输入信号正交，以产生用于MZM 322的上分支的调制信号(并且分离地产生用于MZM 322的下分支的调制信号)。用于上分支的调制信号继而被直接发送至极化合束器(PBC)327，而用于下分支的调制信号首先通过极化旋转器(PolRot)325发送以产生经极化旋转的调制信号，其也在PBC 327处接收。随后，在PBC 327处，将调制信号的两个集合组合以产生输出信号(图3中标记为“输出信号”)，其准备要被传输到通信网络(例如，图1的网络160)上。虽然上文讨论了QPSK和QAM调制技术，但是应当理解，相同的MZM结构不仅限于QPSK和QAM调制，并且可以用于生成不同的幅度/相位/频率调制技术。
输出信号的一小部分还被提供至功率计(PM)328，其向控制器370发送指示输出信号的功率的信号。控制器370监测从PM 328接收的信号以确定BER值并且确定BER值是否低于预定阈值。例如，在BER值低于预定阈值的情况下，邻近信道的至少一部分已经不期望地频移到串扰或者干扰被测试的光学信道，产生针对被测试的光学信道的不可接受或者不期望的代价。作为校正动作，控制器370设置补偿频移(frequency shift)的适合的频率偏移(或者期望的频率偏移或所请求的频率偏移)，该频移可能由于例如激光源随时间或者温度改变的漂移而造成。控制器370继而可以向DSP 350发送指示频率偏移的信号。作为校正动作(例如，由接收指示频率偏移的信号的设备执行)的结果，激光源中的漂移可以得到补偿并且被设置回到期望频率(例如，原始设置的频率或者备选频率)，减少了传输代价。控制器370经由指示频率偏移的信号命令数字信号处理器(DSP)350修改向RF放大器326提供的信息。在一些实现中，DSP 350可以包括前向纠错(FEC)、有限冲激响应(FIR)滤波器和数字-模拟转换器(DAC)。FEC、FIR滤波器和DAC的每个组件可以可操作地与DSP的另一组件耦合。在一些实现中，DSP可以包括除了FEC、FIR滤波器和DAC之外的组件(图3中未示出)。此类组件与FEC、FIR滤波器和DAC一起可以执行信号处理，诸如频谱整形、均衡光学和电气损伤以及用于各种需要的其他此类信号处理。相干光学发射机110由此能够克服或者补偿由光源310的频率中的漂移而造成的BER代价。
控制器370可以包括配置用于控制光学信号的性质和/或向光学发射机110的一个或多个组件发送控制信号的组件和/或电路。例如，控制器307可以向DSP 350内的一个或多个组件和/或光学模块320内的一个或多个组件发送控制信号，并且由此控制DSP 350内的一个或多个组件和/或光学模块320内的一个或多个组件的性质。在一些实现中，控制器307可以从PM 328接收与光学信号相关联的功率测量结果(例如，功率失衡)相关联的信号。基于所接收的功率测量结果，控制器370可以生成控制信号，并且将控制信号发送至DSP 350和/或光学模块320内的组件以补偿功率失衡。在一些实现中，控制器370是光学模块320外部的硬件设备和/或(在处理器上执行的)软件。
DSP 350可以是或者可以包括通用处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)芯片及其组合，或者其他等效的集成或离散逻辑电路。DSP350可以从控制器370接收控制信号，并且向光学模块320(例如，射频(RF)放大器326)发送电信号。在一些实现中，DSP 350可以是光学模块320外部的硬件设备。在其他实现中，DSP350可以是光学模块320之内的硬件设备。
虽然图3中未示出，但是相干光学发射机110可以从网络管理设备(例如，图1的网络管理设备140)接收校正信号，响应于此，相干光学发射机110可以做出调整以补偿信道间隔。例如，控制器370可以从网络管理设备接收校正信号，并且继而使用该校正信号来确定针对光源310的调整。控制器370可以向光源310提供调整信息，以使得光源310可以补偿信道间隔，如本文所述。
如上所述，与在图2中的相干光学接收机130处接收的光学信道相关联的光学信号是连续时变信号(即，时域信号)。图2中的诊断处理器210在数字信号处理期间执行的计算包括使用快速傅里叶变换(FFT)将时域信号转换到相对应的频域。光学信道每个在光学信道的中心频率(即，用于该光学信道的光源的频率)处具有最高幅度，并且针对该光学信道的幅度随着频率远离该光学信道的中心频率而减小。如以下图5及其相关讨论所示，相对于频率绘制的FFT的图提供了邻近相邻信道的表示和串扰代价的潜在发生。
图4图示了根据一个实施方式的功率谱密度对比频率的图。该图使用具有变化信道间隔的两个相邻信道的快速傅里叶变换(FFT)(32个采样)图示了功率谱密度对比频率。图4中的Y轴402表示以W/√Hz为单位的功率谱密度(PSD)，而图4中的X轴表示频率采样。变化信道间隔的四种不同情况如下所示：信道间隔411对应于33.5GHz；信道间隔412对应于36.0GHz；信道间隔413对应于37.5GHz；信道间隔414对应于39.0GHz。针对监测所选择的信道的频率被认为是用于相邻信道间隔的测量的参考中心444。左侧区域440用于左边的邻近信道空间的估计。右侧区域442用于右边的邻近信道空间的估计。邻近信道空间421-424的左侧估计表明了PSD与信道间隔成反比；例如，当信道间隔是39.0GHz(414)时，则PSD(424)是最低的，并且当信道间隔减少到33.5GHz(411)时，则PSD(421)增加。这表明了邻近信道进入带内(例如，421)增加了串扰代价的风险。在图4中，右邻近信道(442)不存在，并且由此，PSD对于该示例中的所有四个信道间隔(431-434)是相同的。
一种用于表征其中信道间隔已经发生的程度的方式是，通过测量相干光学接收机(诸如图2的相干光学接收机130)处接收的光学信号的功率谱密度(PSD)来实现。PSD可以表示由于密集邻近信道中的载波偏移和/或串扰代价的发生而造成的减小的信道间隔的效应。图5图示了根据一个实施方式的Welch的估计功率谱密度对比频率的图的示例。图5中的Y轴表示以W/√Hz为单位的Welch的估计功率谱密度，并且图5中的X轴表示以GHz为单位的频率。变化信道间隔的四种不同表示是：信道间隔511对应于33.5GHz；信道间隔512对应于36.0GHz；信道间隔513对应于37.5GHz；信道间隔514对应于39.0GHz。左侧区域540用于左边的邻近信道空间的估计。右侧区域542用于右边的邻近信道空间的估计。邻近信道空间521-524的左侧估计表明了Welch的估计功率谱密度与信道间隔成反比；例如，当信道间隔是39.0GHz(514)时，Welch的估计功率谱密度(424)是最低的，并且当信道间隔减少到33.5GHz(511)时，Welch的估计功率谱密度(521)增加。这表明了邻近信道进入带内(例如，521)增加串扰代价的风险。在图5中，右邻近信道(542)不存在，并且由此Welch的估计功率谱密度对于所有四个信道间隔(531-534)是几乎相同的。如图5中所示，PSD可以表示减小的信道间隔可以用于确定信道的载波频率中的漂移以及相邻邻近信道之间的串扰代价的潜在发生。
图6图示了示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的示例技术的流程图。例如，图6可以被执行以监测相干光学接收机处的相邻信道代价，相干光学接收机诸如关于图1和图2所图示和描述的相干光学接收机130。
在610处，方法包括在相干光学接收机处接收与多个光学信号相关联的多个数字采样。多个数字采样与多个光学信道相关联。来自多个光学信道的每个光学信道与来自多个光学信道的至少一个相邻光学信道相间隔。例如，针对图2的相干光学接收机130，诊断处理器210经由板上存储器220从ADC 242接收与多个光学信号相关联的多个数字采样。这些多个数字采样与多个光学信道相关联，并且来自多个光学信道的每个光学信道与来自多个光学信道的至少一个相邻光学信道相间隔。
在630处，针对来自多个光学信道的每个光学信道，基于多个数字采样的数字信号处理来计算该光学信道与来自多个光学信道的至少一个相邻光学信道之间的间隔。例如，针对图2的相干光学接收机130，针对来自多个光学信道的每个所接收的光学信道，由诊断处理器210基于多个数字采样的数字信号处理来计算该光学信道与来自多个光学信道的至少一个相邻光学信道之间的间隔。
在650处，针对来自多个光学信道的每个光学信道，发送指示该光学信道与至少一个相邻光学信道之间的间隔的信号。例如，图2的相干光学接收机130可以发送诊断信号，该诊断信号针对来自多个光学信道的每个光学信道指示该光学信道与至少一个相邻光学信道之间的间隔。可以向网络管理设备(例如，图1的网络管理设备140)发送该诊断信号，以使得网络管理设备可以确定针对多个光学信道的间隔改变的最小集合。基于该确定的间隔改变的最小集合，网络管理设备可以向相干光学发射机(例如，图3的相干光学发射机)发送控制信号，相干光学发射机继而可以基于控制信号来对指定的光学信道的中心频率做出调整。
图7图示了示出根据本公开内容的一个或多个实施方式的另一示例技术的流程图。例如，图7可以由网络管理设备执行以估计和校正相干光学发射机内的相邻信道代价。网络管理设备例如可以是图1的网络管理设备140，并且相干光学发射机可以是图1的相干光学发射机110。
在710处，方法包括接收诊断信号，其指示(或者表示)针对在相干光学接收机处接收的光学信号的光学信道的信道间隔。例如，图1的网络管理设备140可以从相干光学接收机130接收诊断信号，其指示针对在相干光学接收机130处接收的光学信号的光学信道集合的信道间隔。
在730处，方法还包括确定针对光学信道集合的间隔改变的最小集合。例如，图1的网络管理设备140确定(或者估计)针对在相干光学接收机130处接收的光学信号的光学信道集合的间隔改变的最小集合。
在750处，针对来自光学信道集合的至少一个光学信道，确定激光频率校正。例如，图1的网络管理设备140确定(或者估计)针对来自光学信道集合的至少一个光学信道的激光频率校正。
在770处，向相干光学发射机发送控制信号，以使得相干光学发射机基于控制信号来调整至少两个相邻光学信道之间的间隔。例如，图1的网络管理设备140可以向相干光学发射机110发送控制信号，并且基于该控制信号，相干光学发射机110可以调整至少两个相邻光学信道之间的间隔。因此，当相干光学发射机110接下来向相干光学接收机130发送光学信号时，这些光学信号将通过具有经调整的信道间隔的光学信道集合来发送，以使得性能应当会提高，并且诸如串扰的代价应当减少。
本文描述的一些实施方式涉及具有非暂时性计算机可读介质(也可以称为非暂时性处理器可读介质)的计算机存储产品，非暂时性计算机可读介质在其上具有用于执行各种计算机实现的操作的指令或者计算机代码。计算机可读介质(或者处理器可读介质)在其本身不包括暂时性传播信号(例如，在诸如空间或者线缆的传输介质上承载信息的传播电磁波)的意义上是非暂时性的。介质和计算机代码(也可以称为代码)可以是针对具体的一个或多个目的而设计和构造的。非暂时性计算机可读介质的示例包括但不限于：磁存储介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光学存储介质，诸如致密盘/数字视频盘(CD/DVD)、致密盘-只读存储器(CD-ROM)和全息设备；磁光存储介质，诸如光盘；载波信号处理模块；以及特别配置用于存储和执行程序代码的硬件设备，诸如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)设备。本文描述的其他实施方式涉及计算机程序产品，其可以包括例如本文讨论的指令和/或计算机代码。
计算机代码的示例包括但不限于微代码或微指令、机器指令(诸如由编译器产生的)、用于产生网络服务的代码以及包含由使用解译器的计算机执行的高级指令的文件。例如，可以使用命令式编程语言(例如，C、Fortran等)、函数式编程语言(Haskell、Erlang等)、逻辑编程语言(例如，Prolog)、面向对象的编程语言(例如，Java、C++等)或者其他适合的编程语言和/或开发工具，来实现实施方式。计算机代码的附加示例包括但不限于控制信号、加密代码和压缩代码。
虽然上文已经描述了各种实施方式，但是应当理解，各种实施方式仅是通过示例而不是限制的方式呈现的。在上文描述的方法指示以特定顺序发生的特定事件时，特定事件的排序可以修改。附加地，在可能的情况下，特定事件可以同时或者在并行过程中执行，也可以如上文所述的顺序执行。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
处理器，所述处理器被配置用于接收与在相干光学接收机处接收的多个光学信号相关联的多个数字采样，所述多个数字采样与多个光学信道相关联，来自所述多个光学信道的每个光学信道与来自所述多个光学信道的至少一个相邻光学信道相间隔，
所述处理器被配置用于针对来自所述多个光学信道的每个光学信道，基于所述多个数字采样的数字信号处理来计算所述光学信道与来自所述多个光学信道的至少一个相邻光学信道之间的间隔，
所述处理器被配置用于针对来自所述多个光学信道的每个光学信道，发送指示所述光学信道与所述至少一个相邻光学信道之间的间隔的信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器被配置用于针对来自所述多个光学信道的每个光学信道，在不计算所述光学信道与来自所述多个光学信道的非相邻光学信道之间的间隔的情况下，计算所述光学信道与所述至少一个相邻光学信道之间的间隔。
3.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述处理器被配置用于针对来自所述多个光学信道的每个光学信道，计算所述光学信道与来自所述多个光学信道的第一相邻光学信道之间以及所述光学信道与来自所述多个光学信道的第二相邻光学信道之间的间隔，
所述处理器被配置用于向网络管理设备发送所述信号，使得所述网络管理设备确定针对所述多个光学信道的间隔改变的最小集合。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器被配置用于向网络管理设备发送所述信号，使得所述网络管理设备确定针对来自所述多个光学信道的至少一个光学信道的激光频率校正。
5.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述处理器被配置用于从具有至少一个模拟-数字转换器(ADC)和(数字信号处理器)DSP的光学模块接收所述多个数字采样，所述处理器被配置用于从与所述ADC相关联的板上存储器而不从所述DSP接收多个数字信号。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器被配置用于向可操作地耦合至相干光学发射机的网络管理设备发送所述信号，所述相干光学发射机向所述相干光学接收机发送所述多个光学信号。
7.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述信号是第一信号，
所述处理器被配置用于向可操作地耦合至相干光学发射机的网络管理设备发送所述第一信号，所述相干光学发射机向所述相干光学接收机发送所述多个光学信号，使得所述网络管理设备基于所述第一信号向所述相干光学发射机发送第二信号，以导致所述相干光学发射机调整至少两个相邻光学信道之间的间隔。
8.一种装置，包括：
网络管理设备，所述网络管理设备可操作地耦合至处理器，所述处理器接收与在相干光学接收机处接收的多个光学信号相关联的多个数字采样，所述多个数字采样与多个光学信道相关联，来自所述多个光学信道的每个光学信道与来自所述多个光学信道的至少一个相邻光学信道相间隔，
所述网络管理设备被配置用于针对来自所述多个光学信道的每个光学信道，从所述处理器接收指示所述光学信道与所述至少一个相邻光学信道之间的间隔的信号，所述间隔是在所述处理器处基于所述多个数字采样的数字信号处理而计算的。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述网络管理设备被配置用于从所述处理器接收所述信号，所述处理器针对来自所述多个光学信道的每个光学信道，在不计算所述光学信道与来自所述多个光学信道的非相邻光学信道之间的间隔的情况下，计算所述光学信道与所述至少一个相邻光学信道之间的间隔。
10.根据权利要求8所述的装置，其中：
所述网络管理设备被配置用于基于所述信号计算针对所述多个光学信道的间隔改变的最小集合。
11.根据权利要求8所述的装置，其中：
所述网络管理设备被配置用于从所述处理器接收所述信号，所述处理器从具有至少一个模拟-数字转换器(ADC)和数字信号处理器(DSP)的光学模块的板上存储器接收所述多个数字采样。
12.根据权利要求8所述的装置，其中所述网络管理设备被配置用于可操作地耦合至相干光学发射机，所述相干光学发射机向所述相干光学接收机发送所述多个光学信号。
13.根据权利要求8所述的装置，其中：
所述信号是第一信号，
所述网络管理设备被配置用于可操作地耦合至相干光学发射机，所述相干光学发射机向所述相干光学接收机发送所述多个光学信号，
所述网络管理设备还被配置用于基于所述第一信号向所述相干光学发射机发送第二信号，以导致所述相干光学发射机调整至少两个相邻光学信道之间的间隔。
14.一种方法，包括：
接收与在相干光学接收机处接收的多个光学信号相关联的多个数字采样，所述多个数字采样与多个光学信道相关联，来自所述多个光学信道的每个光学信道与来自所述多个光学信道的至少一个相邻光学信道相间隔；
针对来自所述多个光学信道的每个光学信道，基于所述多个数字采样的数字信号处理，计算所述光学信道与来自所述多个光学信道的至少一个相邻光学信道之间的间隔，
针对来自所述多个光学信道的每个光学信道，发送指示所述光学信道与所述至少一个相邻光学信道之间的间隔的信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其中针对来自所述多个光学信道的每个光学信道，在不计算所述光学信道与来自所述多个光学信道的非相邻光学信道之间的间隔的情况下，执行计算所述光学信道与所述至少一个相邻光学信道之间的间隔。
16.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述计算包括针对来自所述多个光学信道的每个光学信道，计算所述光学信道与来自所述多个光学信道的第一相邻光学信道之间以及所述光学信道与来自所述多个光学信道的第二相邻光学信道之间的间隔，
所述发送所述信号包括向网络管理设备发送所述信号，使得所述网络管理设备确定针对所述多个光学信道的间隔改变的最小集合。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述发送所述信号包括向网络管理设备发送所述信号，使得所述网络管理设备确定针对来自所述多个光学信道的至少一个光学信道的激光频率校正。
18.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述接收包括从具有至少一个模拟-数字转换器(ADC)和(数字信号处理)DSP的光学模块接收所述多个数字采样，所述处理器被配置用于从与所述ADC相关联的板上存储器而不从所述DSP接收所述多个数字信号。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述发送包括向可操作地耦合至相干光学发射机的网络管理设备发送所述信号，所述相干光学发射机发送所接收的多个光学信号。
20.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述信号是第一信号，
所述发送包括向可操作地耦合至相干光学发射机的网络管理设备发送所述第一信号，所述相干光学发射机发送所接收的多个光学信号，使得所述网络管理设备基于所述第一信号向所述相干光学发射机发送第二信号，以导致所述相干光学发射机调整至少两个相邻光学信道之间的间隔。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10581530B2 (en) * 2017-11-14 2020-03-03 Cable Television Laboratories, Inc Systems and methods for coherent optics interface
US10805005B2 (en) * 2018-11-16 2020-10-13 Rolls-Royce Corporation Frequency spectrum system security
US10812196B2 (en) * 2018-11-20 2020-10-20 Google Llc Optical equalization method for direct detection optical communication systems
CN112929083B (zh) * 2021-02-04 2022-04-26 烽火通信科技股份有限公司 一种相干光模块及其监测方法
CN113644984B (zh) * 2021-10-14 2022-03-11 清华大学 光电数字逻辑运算的光学逻辑元件及其逻辑运算方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103339882A (zh) * 2011-02-01 2013-10-02 日本电气株式会社 相干光学接收器，用于检测相干光学接收器中的信道间偏斜的装置和方法
US20130322877A1 (en) * 2012-06-04 2013-12-05 Cisco Technology, Inc. Digital Frequency Offset Monitor for Coherently Detected Optical Superchannels
CN104509011A (zh) * 2012-07-30 2015-04-08 阿尔卡特朗讯 用于相干光学传输的方法和相关装置
CN105991485A (zh) * 2015-01-30 2016-10-05 富士通株式会社 信道间隔估计装置、波长监测装置以及接收机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103339882A (zh) * 2011-02-01 2013-10-02 日本电气株式会社 相干光学接收器，用于检测相干光学接收器中的信道间偏斜的装置和方法
US20130322877A1 (en) * 2012-06-04 2013-12-05 Cisco Technology, Inc. Digital Frequency Offset Monitor for Coherently Detected Optical Superchannels
CN104509011A (zh) * 2012-07-30 2015-04-08 阿尔卡特朗讯 用于相干光学传输的方法和相关装置
CN105991485A (zh) * 2015-01-30 2016-10-05 富士通株式会社 信道间隔估计装置、波长监测装置以及接收机

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