CN109495181A - 光模块信号处理方法、装置及光模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了光模块信号处理方法、装置及光模块，其中，在发送端，首先获取待发送信息；其次根据待发送信息和信号补偿量生成低频信号，该信号补偿量由预设调制深度决定；再将所述低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成高频电信号并转换成光信号进行发送。在接收端，首先获取由光信号经转换得到的高频电信号，该高频电信号调制有低频信号；其次对高频电信号进行低频采样；然后根据采样信号电压生成处理判据值；如果处理判据值为预定值，则从采样信号中解调出低频信号。本申请在不改变现有光模块的硬件结构的基础上，实现光模块对低频信号的接收及发送，进而完成头端设备与尾端设备的信息交互，简化网络运营过程，降低运营成本。

Description

光模块信号处理方法、装置及光模块

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光模块信号处理方法、装置及光模块。

背景技术

为了应对移动数据流量增长和各类新业务及新应用场景的不断涌现，如何满足5G网的前传需求已成为新的技术研究热点。其中，G.metro系统因具有带宽大且可自适应适配、时延小、同步支持能力好等特点，已成为是前传网络的热点技术之一。

参阅图1，G.metro系统由头端设备(HEE)、尾端设备(TEE)和黑链路(BlackLink)组成。其中，尾端设备上的发射机能够自动根据所连接光合分波器(OD/OM)或光分插复用器(OADM)的物理端口来适配波长，无需人工波长配置，从而实现波长端口无关的技术效果。前述波长无关自动适配机制，使得尾端设备上的光模块只需连接至OADM或OD/OM上正确的物理端口，设备一经上电即可正常工作，极大地简化网络建设及业务开局，并简化了网络运维。而要实现上述的自动适配机制，需要通过调顶技术，在头端设备上将低频信号以某种深度直接调制在高频信号中，尾端设备在收到高频信号后，将低频信号解调出来，再根据低频信号内容进行波长适配。

然而，现有对高频信号进行处理的光模块，在硬件结构确定后，通常仅能支持对高频信号的接收和发送，无法既能收发高频信号，又能收发低频信号。如果通过改变光模块硬件结构使其能够在收发高频信号的基础上，实现对低频信号的接收和发送，则会导致网络运营过程及管理复杂，成本高。

发明内容

本申请提供了光模块信号处理方法、装置及光模块，以解决现有技术光模块无法收发低频信号的问题。

第一方面，本申请提供了一种光模块信号处理方法，该方法包括：

获取由光信号经转换得到的高频电信号；所述高频电信号调制有低频信号；

对所述高频电信号进行低频采样，得到采样信号；

根据采样信号电压确定处理判据值；

如果所述处理判据值为预定值，则从所述采样信号中解调出低频信号。

第二方面，本申请提供了一种光模块信号处理方法，该方法包括：

获取待发送信息；

根据待发送信息和信号补偿量生成低频信号，所述信号补偿量由预设调制深度决定；

将所述低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成高频电信号，以将所述高频电信号转换成电信号后通过光路发送给接收端。

第三方面，本申请还提供了一种光模块信号处理装置，所述装置包括：

信号获取单元，用于获取由光信号经转换得到的高频电信号；所述高频电信号调制有低频信号；

信号采样单元，用于对所述高频电信号进行低频采样，得到采样信号；

判断单元，用于根据采样信号电压确定处理判据值；

解调单元，用于如果所述处理判据值为预定值，则从所述采样信号中解调出低频信号。

第四方面，本申请还提供了一种光模块信号处理装置，所述装置包括：

待发送信息获取单元，用于获取待发送信息；

低频信号生成单元，用于根据待发送信息和信号补偿量生成低频信号，所述信号补偿量由预设调制深度决定；

调制单元，用于将所述低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成高频电务信号，以将所述高频电信号转换成光信号后通过光路发送给接收端。

第五方面，本申请提供了一种光模块，包括处理器，所述处理器包括第一处理模块和第二处理模块；所述第一处理模块用于本申请第一方面所述的方法，所述第二处理模块用于执行本申请第二方面所述的方法。

第六方面，本申请还提供了一种存储介质，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可实现包括本申请提供的光模块信号处理方法各实施例中的部分或全部步骤。

与现有技术相比，本申请实施例提供的光模块信号处理方法、装置及光模块，在不改变现有光模块的硬件结构的基础上，实现光模块对低频信号的接收及发送，进而完成头端设备与尾端设备的信息交互，简化网络运营过程，降低运营成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术一种典型光模块的结构示意图；

图2为本申请光模块信号处理方法的一个实施例流程图；

图3为本申请光模块信号处理方法的另一个实施例流程图；

图4为本申请光模块信号处理方法的又一个实施例流程图；

图5为本申请光路中低频信号示意图；

图6为本申请光模块信号处理装置的一个实施例框图；

图7为本申请光模块信号处理装置的另一个实施例框图；

图8为本申请光模块信号处理装置的又一个实施例框图；

图9为本申请光模块的一个实施例示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

图1示出一种典型的光模块结构，其中，时钟数据恢复模块将输入的电信号进行再定时后耦合至激光驱动器，通过激光驱动器进行电流调制，并输出给发射光组件，通过发射光组件将调制电信号转换为光信号并发送。接收光组件接收来自光纤的光信号并将其转换成电信号，通过限幅放大器进行放大，再通过时钟数据恢复模块提取得到所需的信号。

在本实施例场景中，G.metro系统要求在原本的高速业务通道上加载低频信号，然而，现有用于收发光信号的光模块仅能收发高频信号，无法接收和发送低频信号。

为解决上述问题，本申请实施例提供一种光模块信号处理方法，在不改变现有光模块的硬件结构的基础上，实现光模块对低频信号的接收和发送。下面将结合附图对本申请的光模块信号处理方法进行说明。

图2为本申请光模块信号处理方法的一个实施例，如图2所示，该实施例的步骤可以包括：

步骤110，获取由光信号经转换得到的高频电信号；其中，该高频电信号调制有低频信号。

本实施例中，由光模块处理器获取该高频电信号并通过后续步骤解调出低频信号。

高频电信号为光接收组件将接收到的光信号转换为电信号并放大后得到的信号。该高频电信号由发送端发送，并调制一定深度的低频信号。接收端的光模块处理器获取该高频电信号并解调出低频信号。

在一种实现方式中，发送端的处理器首先获取包含有待发送信息的初始信号；再根据预设调制深度确定信号补偿量；然后根据该信号补偿量和初始信号生成低频信号，例如周期性改变初始信号基准电压，形成低频信号方波；最后将该低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成传输电平以低电平和高电平交替出现的高频电信号。发送端的光发射组件则将该高频电信号转换为光信号并发送。

其中，加载有低频信号的高频电信号传输电平可以为低电平，未加载低频信号的高频电信号传输电平则可以为高电平。

步骤120，对所述高频电信号进行低频采样，得到采样信号；由于高频电信号的传输电平呈现低电平与高电平交替出现，因而上述采样信号的电压也会出现变化。由于接收端不存在低频滤波设备，因此光模块需对接收到的高频电信号的光功率电压进行采样监测。而如果采样频率与低频信号频率相同，在去掉高频信号光强后，即为传输的低频信号。具体可以通过定时器以低频信号的周期为采样周期，对高频电信号进行采样，得到采样信号，再根据采样结果判断是否有低频信号出现。

步骤130，根据采样信号电压确定处理判据值；

由于高频电信号的传输电平呈现高电平与低电平交替出现，并且，当传输电平为低电平时，说明出现低频信号。因此，光模块处理器根据采样信号电压判断是否为低电平，进而确定处理判据值。

其中，处理判据值用于决定对该采样信号的进一步的处理，根据处理判据值的不同，对采样信号进一步处理的具体方式也不相同。

在一种可行的实现方式中：

首先，可以根据采样信号电压和高电平平均电压获得所述采样信号中低频信号的调制深度；

该高电平平均电压为高频电信号的高电平电压的累积平均值。

采样信号中低频信号的调制深度通过下式获得：

其中，m_MC表示所述采样信号中低频信号的调制深度；

表示高频电信号的高电平平均电压；

P_采样表示采样信号电压。

可以理解的是，如果采样信号电压＝高电平平均电压，则m_MC＝0，此时，高频电信号中没有低频信号出现；如果采样信号电压＜高电平平均电压，则m_MC＞0，此时，高频电信号中可能有低频信号出现，也可能是信号噪声引起的信号正常波动。

需要说明的是，上述高电平平均电压由发送端设备的参数设置决定。

其次，根据高电平平均电压确定高频电信号的波动幅度；

可以根据预置的信号波动列表，查找与高电平平均电压对应的信号波动幅度。列表中存储有不同的高电平平均电压值与波动幅度的对应关系。该对应关系可以由技术人员通过多次模拟仿真试验获得。另外，还可以基于大量训练数据搭建模型，利用搭建的模型获得高频电信号的波动幅度。

最后，根据所述调制深度和波动幅度的数值关系确定处理判据值。

需要说明的是，由于高频电信号的波动实质上由噪声与真实信号的叠加产生，如果采样信号电压小于高电平平均电压，即m_MC非0，则可能仅属于高频电信号的正常波动，而不是出现了低频信号。

所以，如果调制深度大于波动幅度，得到与低电平对应的处理判据值；如果调制深度小于或者等于波动幅度，得到与高电平对应的处理判据值。

或者，预设一个可靠范围，如果调制深度大于波动幅度且不属于预设的可靠范围，则得到与低电平对应的处理判据值，否则得到与高电平对应的处理判据值。

其中，处理判据值用于决定对采样信号的进一步的处理，例如，当生成的处理判据值为预定值时，决定进行解析低频信号的步骤。

通过上述实现方式，在判断高频电信号中是否有低频信号出现以便将其解调出来的同时，排除了高频电信号正常波动的干扰，提高对低频信号解调的正确性。

在另一种可行的实现方式中：

首先，可以判断采样信号电压与高电平平均电压的差值是否在预设范围内；

由于采样信号电压的变化可能代表出现了低频信号，也可能属于由噪声引起的信号正常波动。如果采样信号电压相对于高电平平均电压过低且超出合理范围，说明并非信号正常波动，而是出现了低频信号。因此，首先计算获得采样信号电压与高电平平均电压的差值，再判断该差值是否在预设范围内。

如果采样信号电压与高电平平均电压的差值在预设范围内，确定与高电平对应的处理判据值；如果采样信号电压与高电平平均电压的差值不在预设范围内，确定与低电平对应的处理判据值。

上述第二种可能的实现方式可以达到与第一种实现方式相近的技术效果，即：判断高频电信号中是否有低频信号出现以便将其解调出来的同时，排除了高频电信号正常波动的干扰，提高对低频信号解调的正确性。

需要说明的是，高频电信号的实际电压会因信号衰减而变化，因此，处理器在执行本申请实施例方法时，需对高频电信号的变化规律进行判断，丢弃呈无规律变化的信号。

步骤140，如果所述处理判据值为预定值，则从所述采样信号中解调出低频信号。

处理判据值包括与低电平对应的处理判据值和与高电平对应的处理判据值，上述预定值可以为其中的与低电平对应的处理判据值。

本申请实施例提供的光模块信号处理方法，首先，获取由光信号经转换得到的高频电信号，该高频电信号调制有低频信号；其次，以低频信号的周期为采样周期，对高频电信号进行采样，得到采样信号；再次，根据采样信号电压确定处理判据值；最后，如果处理判据值为预定值，则从采样信号中解调出低频信号。本申请方法在不改变现有光模块的硬件结构的基础上，实现光模块对低频信号的接收，进而完成头端设备与尾端设备的信息交互，简化网络运营过程，降低运营成本。

高频电信号的正常波动幅度随接收光功率的减小而增大，高频电信号的正常波动幅度越小)，对于低频信号的解析正确率越高。并且，如果接收光功率变小，则需要加大调制深度以保证对低频信号的正常识别。同时，采样信号电压也存在波动，且不同光功率下的采样信号电压正常波动范围有所不同。

因此，为了保证在光功率和调制深度变化时仍然能正确解调出低频信号，图3示出了本申请光模块信号处理方法另一个实施例，如图3所示，在图2所示实施例中步骤S130之前，该实施例的步骤还可以包括：

步骤150，根据调制深度预设范围和光功率预设范围，获得采样信号波动数据；

例如，预先设定调制深度变化范围和功率变化范围，控制调制深度和/或光功率在相应的预设范围内变化，实验获得不同调制深度及光功率数值下的采样信号电压，进而得到采样信号波动数据。

步骤160，根据所述调制深度预设范围、光功率预设范围以及相应的采样信号波动数据，建立补偿模型；

步骤170，利用所述补偿模型获取采样信号电压。

与前述实施例相比，本实施例信号处理方法步骤S130涉及的采样信号电压利用所述补偿模型获得。

具体的，将采样获得的采样信号电压输入上述补偿模型中，通过补偿模型对采样信号电压进行补偿，消除光功率及调制深度对采样信号的影响，提高解析低频信号的正确率。

图4为本申请光模块信号处理方法的另一个实施例，应用于发送端，如图4所示，该实施例的步骤可以包括：

步骤210，获取待发送信息；

待发送信息可以理解为要发送的低频初始信号及其包含的数据信息，包括帧头、待发送数据字节数、终端模块波长以及校验和等。

步骤220，根据待发送信息和信号补偿量生成低频信号，所述信号补偿量由预设调制深度决定；

例如，通过定时器周期性改变低频初始信号的基准电压，生成低频信号0/1方波。生成的低频信号方波如图5所示。

步骤230，将所述低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成高频电信号，以将所述高频电信号转换成光信号后通过光路发送给接收端。

其中，调制深度的设定如下：

m’_MC表示预设调制深度；

P₁表示高频电信号的平均电压；

P₀表示高频电信号的低电平电压；

进一步，可通过下式获得信号补偿量△P：

ΔP＝-P₁×m’_MC

本申请实施例提供的光模块信号处理方法，首先，获取待发送信息；其次，根据待发送信息和信号补偿量生成低频信号，所述信号补偿量由预设调制深度决定；最后，将所述低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成高频电信号，以使发送端将所述高频电信号转换成光信号后通过光路发送给接收端。本申请方法在不改变现有光模块的硬件结构的基础上，实现光模块对低频信号的发送，进而完成头端设备与尾端设备的信息交互，简化网络运营过程，降低运营成本。

图6为本申请光模块信号处理装置的一个实施例，如图6所示，该实施例中，光模块信号处理装置可以包括：

信号获取单元U610，用于获取由光信号经转换得到的高频电信号；所述高频电信号调制有低频信号；

信号采样单元U620，用于对所述高频电信号进行低频采样，得到采样信号；

判断单元U630，用于根据采样信号电压确定处理判据值；

解调单元U640，用于如果所述处理判据值为预定值，则从所述采样信号中解调出低频信号。

在一个实施例中，判断单元U630具体用于根据采样信号电压和高电平平均电压获得所述采样信号中低频信号的调制深度；根据高电平平均电压确定高频电信号的波动幅度；根据所述调制深度和波动幅度的数值关系确定处理判据值。如果所述调制深度大于所述波动幅度，得到与低电平对应的处理判据值；如果所述调制深度小于或者等于所述波动幅度，得到与高电平对应的处理判据值。

其中，m_MC表示所述采样信号中低频信号的调制深度；

表示高电平号平均电压；

P_采样表示采样信号电压。

在另一实施例中，判断单元U630具体用于判断采样信号电压与高电平平均电压的差值是否在预设范围内；如果采样信号电压与高电平平均电压的差值在预设范围内，得到与高电平对应的处理判据值；如果采样信号电压与高电平平均电压的差值不在预设范围内，得到与低电平对应的处理判据值。

结合图6所示的实施例，图7示出了本申请光模块信号处理装置的另一个实施例，在该实施例中，光模块信号处理装置还可以包括：

补偿模型建立单元U650，用于根据调制深度预设范围和光功率预设范围，获得采样信号波动数据；根据所述调制深度预设范围、光功率预设范围以及相应的采样信号波动数据，建立补偿模型；

采样信号电压补偿单元U660，用于利用所述补偿模型获取采样信号电压。

本申请实施例提供的光模块信号处理装置，首先，获取由光信号经转换得到的高频电信号，该高频电信号调制有低频信号；其次，以低频信号的周期为采样周期，对高频电信号进行采样，得到采样信号；再次，根据采样信号电压确定处理判据值；最后，如果处理判据值为预定值，则从采样信号中解调出低频信号。本申请装置在不改变现有光模块的硬件结构的基础上，实现光模块对低频信号的接收，进而完成头端设备与尾端设备的信息交互，简化网络运营过程，降低运营成本。

图8为本申请光模块信号处理装置的一个实施例，如图8所示，光模块信号处理装置可以包括：

待发送信息获取单元U810，用于获取待发送信息；

低频信号生成单元U820，用于根据待发送信息和信号补偿量生成低频信号，所述信号补偿量由预设调制深度决定；

调制单元U830，用于将所述低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成高频电信号，以将所述高频电信号转换成光信号后通过光路发送给接收端。

其中，ΔP＝-P₁×m’_MC

其中，m’_MC表示预设调制深度；

P₁表示高频电信号的高电平电压；

△P表示信号补偿量。

本申请实施例提供的光模块信号处理装置，首先，获取待发送信息；其次，根据待发送信息和信号补偿量生成低频信号，所述信号补偿量由预设调制深度决定；最后，将所述低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成高频电信号，以使发送端将所述高频电信号转换成光信号后通过光路发送给接收端。本申请装置在不改变现有光模块的硬件结构的基础上，实现光模块对低频信号的发送，进而完成头端设备与尾端设备的信息交互，简化网络运营过程，降低运营成本。

图9为本申请光模块的一个实施例，如图9所示，在图1示出的现有光模块的结构的基础上，该光模块还可以包括处理器，处理器U800包括第一处理模块U810和第二处理模块U820；

第一处理模块U810用于，获取由光信号经转换得到的高频电信号；所述高频电信号调制有低频信号；

对所述高频电信号进行低频采样，得到采样信号；

根据采样信号电压确定处理判据值；

如果所述处理判据值为预定值，则从所述采样信号中解调出低频信号。

第二处理模块U820用于，获取待发送信息；

根据待发送信息和信号补偿量生成低频信号，所述信号补偿量由预设调制深度决定；

将所述低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成高频电信号，以将所述高频电信号转换成光信号后通过光路发送给接收端。

本申请实施例提供的光模块，通过处理器配置的第一处理模块和第二处理模块执行相应的方法，便能实现对低频信号的接收和发送，无需改进硬件结构，进而完成头端设备与尾端设备的信息交互，简化网络运营过程，降低运营成本。

具体实现中，本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的处理方法的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置和模块实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种光模块信号处理方法，其特征在于，包括：

获取由光信号经转换得到的高频电信号；所述高频电信号调制有低频信号；

对所述高频电信号进行低频采样，得到采样信号；

根据采样信号电压确定处理判据值；

如果所述处理判据值为预定值，则从所述采样信号中解调出低频信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据采样信号电压确定处理判据值，包括：

根据采样信号电压和高电平平均电压获得所述采样信号中低频信号的调制深度；

根据高电平平均电压确定所述高频电信号的波动幅度；

根据所述调制深度和波动幅度的数值关系确定处理判据值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

其中，m_MC表示所述采样信号中低频信号的调制深度；

表示高电平平均电压；

P_采样表示采样信号电压。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据调制深度和波动幅度的数值关系确定处理判据值，包括：

如果所述调制深度大于所述波动幅度，得到与低电平对应的处理判据值；

如果所述调制深度小于或者等于所述波动幅度，得到与高电平对应的处理判据值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据采样信号电压确定处理判据值，包括：

判断采样信号电压与高电平平均电压的差值是否在预设范围内；

如果采样信号电压与高电平平均电压的差值在预设范围内，得到与高电平对应的处理判据值；

如果采样信号电压与高电平平均电压的差值不在预设范围内，得到与低电平对应的处理判据值。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据采样信号电压确定处理判据值之前，还包括：

根据调制深度预设范围和光功率预设范围，获得采样信号波动数据；

根据所述调制深度预设范围、光功率预设范围以及相应的采样信号波动数据，建立补偿模型；

利用所述补偿模型获取采样信号电压。

7.一种光模块信号处理方法，其特征在于，包括：

获取待发送信息；

根据待发送信息和信号补偿量生成低频信号，所述信号补偿量由预设调制深度决定；

将所述低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成高频电信号，以将所述高频电信号转换成光信号后通过光路发送给接收端。

8.一种光模块信号处理装置，其特征在于，包括：

信号获取单元，用于获取由光信号经转换得到的高频电信号；所述高频电信号调制有低频信号；

信号采样单元，用于对所述高频电信号进低频采样，得到采样信号；

判断单元，用于根据采样信号电压确定处理判据值；

解调单元，用于如果所述处理判据值为预定值，则从所述采样信号中解调出低频信号。

9.一种光模块信号处理装置，其特征在于，包括：

待发送信息获取单元，用于获取待发送信息；

低频信号生成单元，用于根据待发送信息和信号补偿量生成低频信号，所述信号补偿量由预设调制深度决定；

调制单元，用于将所述低频信号调制在作为载波信号的高频信号中，生成高频电信号，以将所述高频电信号转换成光信号后通过光路发送给接收端。

10.一种光模块，包括处理器，其特征在于，所述处理器包括第一处理模块和第二处理模块；所述第一处理模块用于执行权利要求1-6任一项所述的方法，所述第二处理模块用于执行权利要求7所述的方法。