CN109889276B - 光网络设备、光网络设备处实施的方法和计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了光网络设备、方法和计算机可读介质。在此描述的设备包括光纤阵列，其响应于处于直通模式而接收和输出第一光信号，以及响应于处于色散补偿模式而接收第二光信号并且对第二光信号进行时域均衡。该设备还包括光接收器，其将第一光信号转换为第一电信号以及将经均衡的第二光信号转换为第二电信号。该设备还包括第一CDR模块和第二CDR模块。第一CDR模块对第一电信号进行时钟恢复。第二CDR模块对第二电信号进行时钟恢复。该设备还包括切换模块，其响应于确定从光接收器接收到第一电信号而向第一CDR模块提供第一电信号，以及响应于确定从光接收器接收到经均衡的第二电信号而向第二CDR模块提供经均衡的第二电信号。

Description

光网络设备、光网络设备处实施的方法和计算机可读介质

技术领域

本公开总体上涉及光通信方法和设备，并且更具体地，涉及光网络设备、光网络设备处实施的方法和计算机可读介质。

背景技术

随着第五代(5G)高速前传和回传业务、虚拟现实和增强现实应用、大数据分析和超高分辨率视频传输的高速发展，主流的以太网无源光网络(EPON)、吉比特无源光网络(GPON)、10Gb/s以太网无源光网络(10G-EPON)的容量不足以满足大带宽业务的需求。目前通信设备供应商正在大力发展下一代单波长25Gb/s和40Gb/s PON。同时，例如全业务接入网论坛(FSAN)、电气与电子工程师协会(IEEE)和国际电信联盟-电信标准部(ITU-T)等国际标准化组织正在制定相应的下一代PON(NG-PON)标准。

考虑到用户的不同需求和网络构建费用，现有的EPON、GPON和10G-EPON可以与下一代25Gb/s和40Gb/s PON长期共存。因此，现有的PON与下一代PON之间的PON融合成为一个实际问题。在PON融合时应当考虑的问题例如包括网络性能的优化和构建成本的降低。

发明内容

本公开的实施例提供了光网络设备、光网络设备处实施的方法和计算机可读介质。

在第一方面，本公开的实施例提供了一种光网络设备。该光网络设备包括光纤阵列。光纤阵列被配置为响应于处于直通模式而接收和输出第一预定传输速率的第一光信号，以及响应于处于色散补偿模式而接收第二预定传输速率的第二光信号并且对第二光信号进行时域均衡。第二预定传输速率高于第一预定传输速率。该光网络设备还包括光接收器。光接收器被配置为将第一光信号转换为第一电信号以及将经均衡的第二光信号转换为第二电信号。光接收器具有与第一预定传输速率相关联的带宽。

该光网络设备还包括第一时钟数据恢复(CDR)模块。第一CDR模块被配置为对第一电信号进行时钟恢复。该光网络设备还包括第二CDR模块。第二CDR模块被配置为对第二电信号进行时钟恢复。该光网络设备还包括切换模块。切换模块被配置为响应于确定从光接收器接收到第一电信号而向第一CDR模块提供第一电信号，以及响应于确定从光接收器接收到经均衡的第二电信号而向第二CDR模块提供经均衡的第二电信号。

在一些实施例中，切换模块包括射频开关和信号检测与控制模块。射频开关被耦合在光接收器与第一CDR模块和第二CDR模块之间。信号检测与控制模块被配置为基于第一CDR模块和第二CDR模块输出的信号中的第一控制信息生成第一切换命令，向射频开关发送第一切换命令，以指示射频开关在第一CDR模块和第二CDR模块之间切换。

在一些实施例中，光纤阵列被耦合在第一光开关和第二光开关之间。信号检测与控制模块被进一步配置为：基于第一CDR模块和第二CDR模块输出的信号中的第二控制信息生成第二切换命令，向第一光开关和第二光开关发送第二切换命令，以设置光纤阵列处于直通模式或色散补偿模式。

在一些实施例中，光接收器包括雪崩光电二极管和跨阻放大器。雪崩光电二极管具有与第一预定传输速率相关联的带宽，并且被配置为将第一光信号转换为第三电信号以及将经均衡的第二光信号转换为第四电信号。跨阻放大器具有与第一预定传输速率相关联的带宽，并且被配置为对第三电信号进行放大以获得第一电信号以及对第四电信号进行放大以获得第二电信号。

在一些实施例中，光纤阵列包括在色散补偿模式下操作的色散补偿光纤。色散补偿光纤的色散系数被选择为使得第二电信号的误码率低于阈值误码率。

在一些实施例中，第二CDR模块包括二进制CDR模块。

在第二方面，本公开的实施例提供了一种在光网络设备处实施的方法。光网络设备包括光纤阵列、光接收器、第一CDR模块和第二CDR模块。该方法包括设置光纤阵列处于直通模式或者色散补偿模式。该方法还包括响应于光纤阵列处于直通模式，使光纤阵列所输出的第一预定传输速率的第一光信号经由光接收器被转换为第一电信号，以及向第一CDR模块提供第一电信号用于时钟恢复。

该方法还包括响应于光纤阵列处于色散补偿模式，使光纤阵列所输出的第二预定传输速率的经均衡的第二光信号经由光接收器被转换为第二电信号，以及向第二CDR模块提供第二电信号用于时钟恢复，光接收器具有与第一预定传输速率相关联的带宽，第二预定传输速率高于第一预定传输速率。

在一些实施例中，光网络设备进一步包括射频开关，射频开关被耦合在光接收器与第一CDR模块和第二CDR模块之间。向第一CDR模块提供第一电信号包括：基于第一CDR模块和第二CDR模块输出的信号中的第一控制信息生成第一切换命令，以及向射频开关发送第一切换命令，以指示射频开关向第一CDR模块提供第一电信号。向第二CDR模块提供第二电信号包括：基于第一CDR模块和第二CDR模块输出的信号中的第二控制信息生成第二切换命令，向射频开关发送第二切换命令，以指示射频开关向第二CDR模块提供第二电信号。

在一些实施例中，光纤阵列被耦合在第一光开关和第二光开关之间。设置光纤阵列处于直通模式或者色散补偿模式包括：基于第一CDR模块和第二CDR模块输出的信号中的第三控制信息生成第三切换命令，以及通过向第一光开关和第二光开关发送第三切换命令来设置光纤阵列处于直通模式；以及基于第一CDR模块和第二CDR模块输出的信号中的第四控制信息生成第四切换命令，以及通过向第一光开关和第二光开关发送第四切换命令来设置光纤阵列处于色散补偿模式。

在第三方面，本公开的实施例提供了一种计算机可读介质，其包括机器可执行指令，该机器可执行指令在由设备执行时使该设备执行根据本公开的第二方面所述的方法。

提供发明内容部分是为了简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了的传统方案中的光网络设备的示意图；

图2示出了根据本公开的实施例的光通信系统的示意图；

图3示出了根据本公开的实施例的光网络设备的示意图；

图4示出了根据本公开实施例的在光网络设备处实施的方法的流程图；

图5示出了根据本公开实施例的色散补偿光纤的色散系数相对于比特误码率的变化图；

图6示出了根据本公开的实施例的光网络设备的频率响应曲线图；以及

图7示出了根据本公开实施例的信号接收功率相对于比特误码率的变化图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其它明确的和隐含的定义。

特别需要注意，在下文描述中，为了使得本领域技术人员更好地理解本公开实施例的原理，无意以任何方式限制本公开的范围。任何其他的适当数值均是可能的。

在各种PON融合的场景下，为了从光网络单元接收具有多重速率的信号，光网络设备中需要部署多种类型的光接收器。这增大了光网络设备的成本和复杂度。

图1示出了传统方案中的光网络设备100的示意图。光网络设备100包括光接收器110、二进制CDR模块131和132、以及双二进制CDR模块133。光接收器110包括雪崩光电二极管(avalanche photodiode，APD)111、以及跨阻放大器(trans-impedance amplifier，TIA)121至123。

光网络设备100可以从光网络单元(ONU)例如可以接收传输速率分别为1Gb/s、10Gb/s和25Gb/s的光信号。在此示例中，假设APD111具有与传输速率10Gb/s相关联的带宽，因而APD 111也被称为10Gb/s APD 111。另外，假设TIA 121至123各自具有与传输速率1Gb/s、10Gb/s和25Gb/s相关联的带宽，因而也被称为1Gb/s TIA 121、10Gb/s TIA 122和25Gb/sTIA 123。

APD 111被配置为将从ONU接收的光信号转换为电信号。当APD 111对1Gb/s和10Gb/s传输速率的光信号进行光电转换时，由于APD 111的带宽是足够的，因而不会在经转换的信号中引起码间干扰，从而产生电二进制信号。当APD 111对25Gb/s传输速率的光信号进行光电转换时，由于APD 111的带宽是不足的，因而会在经转换的信号中引起码间干扰，从而产生电双二进制信号。

TIA 121至123分别被配置为对从APD 111接收的1Gb/s、10Gb/s和25Gb/s的电信号进行放大。

APD 111将1Gb/s和10Gb/s传输速率的光信号转换为电二进制信号，因而采用二进制CDR模块131和132对其进行时钟恢复。由于APD 111将25Gb/s传输速率的光信号转换为电双二进制信号，因而采用双二进制CDR模块133对其进行时钟恢复。

图1所示的光网络设备100采用了三种不同的TIA，三种不同的TIA各自具有与相应的传输速率相关联的带宽，增大了光网络设备100的功耗和成本。此外，采用双二进制CDR模块133对因APD 111的带宽受限而产生的双二进制信号进行时钟恢复，增大了光网络设备100的复杂度。

本公开的实施例提出了一种基于光纤阵列的光网络设备。根据本公开的实施例，具有与低传输速率相关联的带宽的单个光接收器被用来对光信号进行光电转换，由此降低了光网络设备的功耗和成本。利用处于色散补偿模式的光纤阵列对高传输速率的光信号进行时域预均衡，在时域上对该光信号进行压缩，扩展了光网络设备的频率响应范围。由此，可以至少部分地抵消光接收器的带宽受限滤波效果，降低了码间干扰。在下文中，将参考图2至图3来描述根据本公开实施例的光网络设备的若干示例。

图2示出了根据本公开的实施例的光通信系统200的示意图。光通信系统200可以包括第一ONU 210、第二ONU 220、光纤链路230以及光网络设备240。应当理解的是，光通信系统200还可以包括未示出的附加模块和/或可以省略所示出的模块。本公开实施例的范围在此方面不受限制。

第一ONU 210和第二ONU 220可以经由光纤链路230与光网络设备240进行通信。光网络设备240包括光纤阵列250、光接收器260、CDR模块的群组270以及切换模块280。

光纤阵列250可以被配置为处于直通模式或色散补偿模式。在直通模式下，光纤阵列250经由光纤链路230从第一ONU 210接收第一预定传输速率的第一光信号212，并且向光接收器260输出第一光信号212。在色散补偿模式下，光纤阵列250经由光纤链路230从第二ONU 220接收第二预定传输速率的第二光信号222，对第二光信号222进行时域均衡，并且向光接收器260输出经均衡的第二光信号。

第一光信号212的第一预定传输速率例如可以在1Gb/s到30Gb/s的范围内。第二预定传输速率高于第一预定传输速率，例如可以在10Gb/s到50Gb/s的范围内。注意并且如上文已经强调的，这里以及下文描述的传输速率的数值范围仅仅为了帮助更好地理解本公开实施例的思想和原理，无意限制本公开的范围。任何其他适当的数值范围都是可行的。

光接收器260被耦合到光纤阵列250并且具有与第一预定传输速率相关联的带宽。例如，在第一预定传输速率为10Gb/s的情况下，光接收器260具有与10Gb/s相关联的带宽。光接收器260被配置为响应于光纤阵列250处于直通模式而将第一光信号转换为第一电信号，以及响应于光纤阵列250处于色散补偿模式而将经均衡的第二光信号转换为第二电信号。

CDR模块的群组270被耦合到光接收器260。CDR模块的群组270包括第一CDR模块和第二CDR模块。第一CDR模块被配置为对从光接收器260接收的第一电信号进行时钟恢复。第二CDR模块被配置为对从光接收器260接收的经均衡的第二电信号进行时钟恢复。

切换模块280被耦合在光纤阵列250与CDR模块的群组270之间。切换模块280被配置为响应于确定从光接收器260接收到第一电信号而向CDR模块的群组270中的第一CDR模块提供第一电信号，以及响应于确定从光接收器260接收到经均衡的第二电信号而向CDR模块的群组270中的第二CDR模块提供经均衡的第二电信号。

不同于传统方案中采用三种不同的TIA，在本公开的实施例中采用单个光接收器260，从而降低了光网络设备240的功耗和成本。此外，利用处于色散补偿模式的光纤阵列250对高传输速率的光信号222进行时域预均衡，在时域上对光信号222进行压缩，扩展了光网络设备240的频率响应范围。由此，可以至少部分地抵消光接收器260的带宽受限滤波效果，降低了码间干扰。

应当理解，仅出于阐释的目的，在图2中示出光网络设备240仅从两个ONU接收光信号，而本公开实施例的范围不限于此。取决于具体的应用场景，光网络设备240可以从更多ONU(例如三个或四个ONU)接收光信号。

在下文中，将以光网络设备240从四个ONU分别接收目前常用的1Gb/s、10Gb/s、25Gb/s和40Gb/s传输速率的光信号作为示例进行描述。然而，应当理解，这里以及下文描述的传输速率的数值仅仅为了帮助更好地理解本公开实施例的思想和原理，无意限制本公开的范围。随着通信技术的发展，任何适当传输速率的信号都可由本公开实施例的光网络设备进行接收和处理。

图3示出了根据本公开实施例的光网络设备240的一个示例的示意图。在该示例中，光网络设备240除了从第一ONU 210和第二ONU220分别接收10Gb/s的第一光信号212和25Gb/s的第二光信号222以外，还从不同于第一ONU 210和第二ONU 220的第三ONU(未示出)和第四ONU(未示出)分别接收1Gb/s的第三光信号312和40Gb/s的第四光信号322。光信号212、222、312和322例如可以以时分复用模式被复用。替选地，光信号212、222、312和322可以以波分复用模式被复用。应当理解的是，光网络设备240还可以包括未示出的附加模块和/或可以省略所示出的模块。本公开实施例的范围在此方面不受限制。

光纤阵列250包括在直通模式下操作的单模光纤251、在第一色散补偿模式下操作的第一色散补偿光纤(DCF)252以及在第二色散补偿模式下操作的第二DCF 253。单模光纤251以及DCF 252和253被耦合在第一光开关254和第二光开关255之间。第一光开关254和第二光开关255被配置为设置光纤阵列250处于直通模式、第一色散补偿模式和第二色散补偿模式之一。

单模光纤251被配置为接收10Gb/s的第一光信号212和1Gb/s的第三光信号312，以及向光接收器260输出第一光信号212和第三光信号312。第一DCF 252被配置为接收25Gb/s的第二光信号222，对第二光信号222进行时域均衡，并且向光接收器260输出经均衡的第二光信号。第二DCF 253被配置为接收40Gb/s的第四光信号322，对第四光信号322进行时域均衡，并且向光接收器260输出经均衡的第四光信号。

光接收器260包括APD 261和TIA 262。APD 261被耦合到光开关255，并且TIA 262被耦合到APD 261。APD 261和TIA 262各自具有与传输速率10Gb/s相关联的带宽。

APD 261被配置为将第一光信号212和第三光信号312分别转换为第一电信号和第三电信号，以及将经均衡的第二光信号和经均衡的第四光信号分别转换为第二电信号和第四电信号。

TIA 262被配置为分别对第一电信号、经均衡的第二电信号、第三电信号和经均衡的第四电信号进行放大，并且向CDR模块的群组270输出经放大的第一电信号、经均衡和放大的第二电信号、经放大的第三电信号和经均衡和放大的第四电信号。

CDR模块的群组270包括二进制CDR模块271、272和273以及双二进制CDR模块274，分别被配置为对经放大的第一电信号、经均衡和放大的第二电信号、经放大的第三电信号和经均衡和放大的第四电信号进行时钟恢复。

对于10Gb/s的第一光信号212和1Gb/s的第三光信号312的接收，由于APD 261的带宽是足够的，因而不会在转换后的电信号中引起码间干扰。由此，可以将光纤阵列250设置为直通模式，采用单模光纤251来接收第一光信号212和第三光信号312。

对于25Gb/s的第二光信号222的接收，由于APD 261的带宽是不足的，会因APD 261的低通滤波效果而在转换后的电信号中引起码间干扰。为了至少部分地抵消APD 261的低通滤波效果，可以采用第一DCF 252对第二光信号222进行预均衡。具体地，可以通过选择第一DCF 252的第一色散系数来使得由光接收器260输出的第二电信号的比特误码率(BER)低于第一阈值比特误码率。作为示例，第一阈值比特误码率可以为-0.75dB，第一色散系数可以相应地被选择为在-240到-160ps/nm*km的范围内。由于第一DCF 252的预均衡，第二光信号222在时域被压缩，增大了光网络设备240的频率响应范围，从而可以降低因APD 261的低通滤波效果而引起的码间干扰。

类似地，对于40Gb/s的第四光信号322的接收，由于APD 261的带宽也是不足的。为了至少部分地抵消APD 261的低通滤波效果，可以采用第二DCF 253对第四光信号322进行预均衡。具体地，可以通过选择第二DCF 253的第二色散系数来使得由光接收器260输出的第四电信号的比特误码率低于第二阈值比特误码率。作为示例，第二阈值比特误码率可以为-0.9dB，第二色散系数可以相应地被选择为在-280到-260ps/nm*km的范围内。

应当理解，第一阈值比特误码率和第二阈值比特误码率的上述数值以及第一色散系数和第二色散系数的上述范围仅是示例而已，无意限制本公开实施例的范围。根据期望的数据传输精确性，可以确定第一阈值比特误码率和第二阈值比特误码率的任意适当的数值，并且可以相应地确定第一色散系数和第二色散系数的任意适当的范围。

由于第一DCF 252的预均衡，APD 261对25Gb/s的第二光信号222进行光电转换时不会产生双二进制信号，而是产生二进制信号。由此，可以采用二进制CDR模块273对经均衡和放大的第二电信号进行时钟恢复，从而降低了光网络设备240的成本和复杂度。

继续参考图3。为了向CDR模块的群组270中的CDR模块提供相应的电信号用于时钟恢复，切换模块280包括射频(RF)开关281和信号检测与控制模块282。射频开关281被耦合在光接收器260与CDR模块的群组270之间。信号检测与控制模块282被耦合在CDR模块的群组270的输出和射频开关281之间。

射频开关281的初始状态被设置为轮询切换到CDR模块271、272、273和274以确定正确的数据通道，从而向CDR模块271、272、273和274之一提供电信号用于时钟恢复。

信号检测与控制模块282被配置为基于CDR模块的群组270输出的信号中的第一控制信息生成第一切换命令，向射频开关281发送第一切换命令，以指示射频开关281在CDR模块271、272、273和274之间切换。

此外，为了将光纤阵列250设置为处于直通模式、第一色散补偿模式和第二色散补偿模式之一，信号检测与控制模块282还被耦合到第一光开关254和第二光开关255。信号检测与控制模块282被配置为基于CDR模块的群组270输出的信号中的第二控制信息生成第二切换命令向第一光开关254和第二光开关255发送第二切换命令，以将光纤阵列250设置为处于直通模式、第一色散补偿模式和第二色散补偿模式之一。

以上参考图2和图3描述了根据本公开实施例的光网络设备，下面将参考图4来描述在光网络设备处实施的方法400。

图4示出了根据本公开实施例的在光网络设备处实施的方法400的流程图。在一些实施例中，方法400可以由图2或图3中的光网络设备240来实施。作为示例，方法400可以由图2中的光网络设备240中的切换模块280来实施。应当理解的是，方法400还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作。本公开实施例的范围在此方面不受限制。

在410，设置光纤阵列250处于直通模式或者色散补偿模式。

在420，响应于光纤阵列250处于直通模式，使光纤阵列250所输出的第一预定传输速率的第一光信号经由光接收器260被转换为第一电信号。在430，向第一CDR模块提供第一电信号用于时钟恢复。

在440，响应于光纤阵列250处于色散补偿模式，使光纤阵列250所输出的第二预定传输速率的经均衡的第二光信号经由光接收器260被转换为第二电信号。在450，向第二CDR模块提供第二电信号用于时钟恢复。光接收器260具有与第一预定传输速率相关联的带宽，并且第二预定传输速率高于第一预定传输速率。

在一些实施例中，光网络设备240进一步包括射频开关。射频开关被耦合在光接收器与第一CDR模块和第二CDR模块之间。向第一CDR模块提供第一电信号包括：基于第一CDR模块和第二CDR模块输出的信号中的第一控制信息生成第一切换命令，以及向射频开关发送第一切换命令，以指示射频开关向第一CDR模块提供第一电信号。向第二CDR模块提供第二电信号包括：基于第一CDR模块和第二CDR模块输出的信号中的第二控制信息生成第二切换命令，向射频开关发送第二切换命令，以指示射频开关向第二CDR模块提供第二电信号。

在一些实施例中，光纤阵列250被耦合在第一光开关和第二光开关之间。设置光纤阵列250处于直通模式或者色散补偿模式包括：基于第一CDR模块和第二CDR模块输出的信号中的第三控制信息生成第三切换命令，以及通过向第一光开关和第二光开关发送第三切换命令来设置光纤阵列250处于直通模式；以及基于第一CDR模块和第二CDR模块输出的信号中的第四控制信息生成第四切换命令，以及通过向第一光开关和第二光开关发送第四切换命令来设置光纤阵列250处于色散补偿模式。

应当理解，上文参考图2和图3所描述的各个特征同样适用于方法400，因而在此省略其详述。

在下文中，参见图5至图7，以25Gb/s和40Gb/s的信号为例来描述根据本公开的实施例的光网络设备的性能改进。

本公开的实施例能够改善高速双二进制信号的BER。图5示出了根据本公开实施例的光网络设备中的色散补偿光纤的色散系数相对于BER的变化图。510表示在接收25Gb/s光信号的的情况下色散补偿光纤的色散系数相对于BER的变化曲线。520表示在接收40Gb/s光信号的情况下色散补偿光纤的色散系数相对于BER的变化曲线。

从图5可见，对于25Gb/s光信号的接收，色散补偿光纤的色散系数被选择为-200ps/nm*km，以使得BER最小。对于40Gb/s光信号的接收，色散补偿光纤的色散系数被选择为-280ps/nm*km，以确保无误差检测。

此外，本公开的实施例能够扩展光网络设备的频率响应的范围。图6示出了根据本公开的实施例的光网络设备的频率响应曲线图。610表示在光纤阵列的直通模式下光网络设备的频率响应曲线。620表示在光纤阵列包括具有-280ps/nm*km色散系数的DCF的情况下，光网络设备的频率响应曲线。630表示在光纤阵列包括具有-200ps/nm*km色散系数的DCF的情况下，光网络设备的频率响应曲线。

从图6可见，在光纤阵列的直通模式下没有采用DCF进行预均衡，因而光网络设备的10dB截止频率约为12GHz。对于1Gb/s和10Gb/s的接收光信号，光接收器的模拟频率足以进行无误差检测。在光纤阵列切换到具有-200ps/nm*km色散系数的DCF的情况下，光网络设备的10dB截止频率被扩展到14GHz以上。在光纤阵列切换到具有-280ps/nm*km色散系数的DCF的情况下，光网络设备的高频响应得到改善。

图7示出了根据本公开实施例的电信号的接收功率相对于BER的变化图。710表示在未使用DCF的情况下25Gb/s信号的接收功率相对于BER的变化曲线，并且760表示在未使用DCF的情况下由于APD的低通滤波效果而生成的25Gb/s双二进制眼图。通过切换到具有-200ps/nm*km色散系数的DCF，25Gb/s信号检测的相应BER性能显著改善，如曲线720所示。

如准二进制眼图750所示，在1E-3前向纠错编码(FEC)限制下，25Gb/s双二进制信号的BER改善约1.5dB。因此，能够采用25Gb/s二进制CDR对25Gb/s信号进行时钟恢复。

对于40Gb/s光信号的接收，采用具有-280ps/nm*km色散系数的DCF进行预均衡。从3电平双二进制眼图740可见，利用该DCF可以实现40Gb/s信号的无误差检测。在不采用DCF进行预均衡的情况下，由于存在严重的ISI，40Gb/s信号的BER结果无法被测量。

应当注意，本公开的实施例可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开的方法的操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤组合为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。还应当注意，根据本公开的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的具体实施例。本公开旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。

Claims (10)

1.一种光网络设备，包括：

光纤阵列，被配置为响应于处于直通模式而接收和输出第一预定传输速率的第一光信号，以及响应于处于色散补偿模式而接收第二预定传输速率的第二光信号并且对所述第二光信号进行时域均衡，所述第二预定传输速率高于所述第一预定传输速率；

光接收器，被配置为将所述第一光信号转换为第一电信号以及将经均衡的所述第二光信号转换为第二电信号，所述光接收器具有与所述第一预定传输速率相关联的带宽；

第一时钟数据恢复CDR模块，被配置为对所述第一电信号进行时钟恢复；

第二CDR模块，被配置为对所述第二电信号进行时钟恢复；以及

切换模块，被配置为响应于确定从所述光接收器接收到所述第一电信号而向所述第一CDR模块提供所述第一电信号，以及响应于确定从所述光接收器接收到经均衡的所述第二电信号而向所述第二CDR模块提供经均衡的所述第二电信号。

2.根据权利要求1所述的光网络设备，其中所述切换模块包括：

射频开关，被耦合在所述光接收器与所述第一CDR模块和所述第二CDR模块之间；以及

信号检测与控制模块，被配置为基于所述第一CDR模块和所述第二CDR模块输出的信号中的第一控制信息生成第一切换命令，向所述射频开关发送所述第一切换命令，以指示所述射频开关在所述第一CDR模块和所述第二CDR模块之间切换。

3.根据权利要求2所述的光网络设备，其中所述光纤阵列被耦合在第一光开关和第二光开关之间，并且所述信号检测与控制模块被进一步配置为：

基于所述第一CDR模块和所述第二CDR模块输出的信号中的第二控制信息生成第二切换命令，向所述第一光开关和所述第二光开关发送第二切换命令，以设置所述光纤阵列处于所述直通模式或所述色散补偿模式。

4.根据权利要求1所述的光网络设备，其中所述光接收器包括：

雪崩光电二极管，具有与所述第一预定传输速率相关联的带宽，并且被配置为将所述第一光信号转换为第三电信号以及将经均衡的所述第二光信号转换为第四电信号；以及

跨阻放大器，具有与所述第一预定传输速率相关联的带宽，并且被配置为对所述第三电信号进行放大以获得所述第一电信号以及对所述第四电信号进行放大以获得所述第二电信号。

5.根据权利要求1所述的光网络设备，其中所述光纤阵列包括：

在所述色散补偿模式下操作的色散补偿光纤，所述色散补偿光纤的色散系数被选择为使得所述第二电信号的误码率低于阈值误码率。

6.根据权利要求1所述的光网络设备，其中所述第二CDR模块包括二进制CDR模块。

7.一种在光网络设备处实施的方法，所述光网络设备包括光纤阵列、光接收器、第一时钟数据恢复CDR模块和第二CDR模块，所述方法包括：

设置所述光纤阵列处于直通模式或者色散补偿模式；

响应于所述光纤阵列处于所述直通模式，

使所述光纤阵列所输出的第一预定传输速率的第一光信号经由所述光接收器被转换为第一电信号，以及

向所述第一CDR模块提供所述第一电信号用于时钟恢复；以及

响应于所述光纤阵列处于所述色散补偿模式，

使所述光纤阵列所输出的第二预定传输速率的经均衡的第二光信号经由所述光接收器被转换为第二电信号，以及

向第二CDR模块提供所述第二电信号用于时钟恢复，所述光接收器具有与所述第一预定传输速率相关联的带宽，所述第二预定传输速率高于所述第一预定传输速率。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：

所述光网络设备进一步包括射频开关，所述射频开关被耦合在所述光接收器与所述第一CDR模块和所述第二CDR模块之间；

向所述第一CDR模块提供所述第一电信号包括：基于所述第一CDR模块和所述第二CDR模块输出的信号中的第一控制信息生成第一切换命令，以及向所述射频开关发送所述第一切换命令，以指示所述射频开关向所述第一CDR模块提供所述第一电信号；并且

向所述第二CDR模块提供所述第二电信号包括：基于所述第一CDR模块和所述第二CDR模块输出的信号中的第二控制信息生成第二切换命令，向所述射频开关发送所述第二切换命令，以指示所述射频开关向所述第二CDR模块提供所述第二电信号。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述光纤阵列被耦合在第一光开关和第二光开关之间，并且设置所述光纤阵列处于所述直通模式或者所述色散补偿模式包括：

基于所述第一CDR模块和所述第二CDR模块输出的信号中的第三控制信息生成第三切换命令，以及通过向所述第一光开关和所述第二光开关发送所述第三切换命令来设置所述光纤阵列处于所述直通模式；以及

基于所述第一CDR模块和所述第二CDR模块输出的信号中的第四控制信息生成第四切换命令，以及通过向所述第一光开关和所述第二光开关发送第四切换命令来设置所述光纤阵列处于所述色散补偿模式。

10.一种计算机可读介质，其包括机器可执行指令，所述机器可执行指令在由设备执行时使所述设备执行根据权利要求7-9中的任一项所述的方法。

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