CN110166855B - 以射频信号为先导的全光路由传输方法及采用其的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以射频信号为先导的全光路由传输方法，包括发送端处理阶段、光路由节点处理阶段和接收端处理阶段。本发明还公开了采用上述方法的系统，包括发送端、若干个光路由节点以及接收端。本发明在卫星间通信的场景下，可作为卫星组网中的星间全光高速路由传输方案，从而实现星与星间的直接交互。本发明中，光信号在路由过程中没有发生光电转换，消除了因光电转换而产生的处理时延和能量损耗，显著提高了传输速率和能量利用效率，减轻了路由信息处理的负担。本发明系统结构简单，成本低。

Description

以射频信号为先导的全光路由传输方法及采用其的系统
技术领域
本发明涉及无线光通信技术领域，特别是涉及一种以射频信号为先导的全光路由传输方法及采用其的系统。
背景技术
在无线光通信网络中，传统的路由，需要在每一跳节点通过光电转换将光信号转换成电信号，读取路由信息，再通过电光转换将电信息转换成光信号，发送至下一跳节点。这样的路由方式降低了高速无线光通信网络中数据传输的效率，增加了路由信息处理的负担。因此，需要设计能够快速高效传输光信号的全光路由方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种以射频信号为先导的全光路由传输方法及采用其的系统，能够提高数据传输的效率，减轻路由信息处理的负担。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的以射频信号为先导的全光路由传输方法，包括以下过程：
发送端处理阶段：发送端将数据信息调制到光信号上，根据接收端地址设置路由信息，并将路由信息加载到射频路由信号上，然后发送端发送光信号和射频路由信号至第一个光路由节点；
光路由节点处理阶段：所有相邻的两个光路由节点之间均执行以下操作：第i个光路由节点根据射频路由信号中的路由信息将光信号偏转至第i+1个光路由节点，此外，还将射频路由信号发送至第i+1个光路由节点；其中，第i个光路由节点和第i+1个光路由节点为相邻的两个光路由节点，1≤i≤N-1，N为光路由节点的总数；
接收端处理阶段：对来自第N个光路由节点的射频路由信号和光信号进行解调解码，获取发射端地址信息和数据信息。
采用本发明所述的以射频信号为先导的全光路由传输方法的系统，包括发送端、若干个光路由节点以及接收端。
进一步，所述发送端包括第一基带处理子系统、第一射频发射子系统和光调制器，第一基带处理子系统包括路由编码器、时序控制器、第一基带调制器和第二基带调制器；路由编码器根据发送端地址信息和网络拓扑结构确定最优路径进行编码，形成路由信息，然后将路由信息发送至时序控制器，数据信息也发送至时序控制器，时序控制器先将路由信息发送至第一基带调制器，留出所有光路由节点的处理时延后，时序控制器再发送数据信息至第二基带调制器，第一基带调制器对路由信息进行基带编码和调制后得到路由信号，第二基带调制器对数据信息进行基带编码和调制后得到数据信号，路由信号通过第一射频发射子系统进行射频调制后得到射频路由信号并发送给第一个光路由节点，数据信号通过光调制器进行基带调制后得到光信号并发送给第一个光路由节点。
进一步，所述光路由节点包括第一射频接收子系统，第一射频接收子系统对接收到的射频路由信号进行射频解调，然后将解调得到的路由信号通过第一基带解调器进行基带解调和解码，提取出路由信息并送至路由控制器，路由控制器分析路由信息后，发送控制信号给光路偏转系统，并且路由控制器还将路由信息帧的帧头设置为下一个光路由节点，然后将调整后的路由信息发送给第三基带调制器，光路偏转系统根据控制信号设置光路偏转路径，对光信号进行偏转，第三基带调制器将调整后的路由信息进行基带编码和调制后得到路由信号，路由信号通过第二射频发射子系统进行射频调制，得到射频路由信号并发送至下一个光路由节点或者接收端。
进一步，所述接收端包括第二射频接收子系统、光解调器和第二基带处理子系统，第二基带处理子系统包括第二基带解调器和第三基带解调器；第二射频接收子系统对接收到的射频路由信号进行射频解调，然后将解调得到的路由信号通过第二基带解调器进行基带解调解码，提取出路由信息；光解调器将接收到的光信号转换为电域数据信号，然后将电域数据信号通过第三基带解调器进行基带解调解码，提取出数据信息。
有益效果：本发明公开了以射频信号为先导的全光路由传输方法及采用其的系统，与现有技术相比，具有如下的有益效果：
1)在卫星间通信的场景下，可作为卫星组网中的星间全光高速路由传输方案，从而实现星与星间的直接交互；
2)光信号在路由过程中没有发生光电转换，消除了因光电转换而产生的处理时延和能量损耗，显著提高了传输速率和能量利用效率，减轻了路由信息处理的负担；
3)系统结构简单，成本低。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中系统的示意图；
图2为本发明具体实施方式中发送端的示意图；
图3为本发明具体实施方式中光路由节点的示意图；
图4为本发明具体实施方式中接收端的示意图；
图5为本发明具体实施方式中路由信息帧交换的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种以射频信号为先导的全光路由传输方法，包括以下过程：
发送端处理阶段：发送端将数据信息调制到光信号上，根据接收端地址设置路由信息，并将路由信息加载到射频路由信号上，然后发送端发送光信号和射频路由信号至第一个光路由节点；
光路由节点处理阶段：所有相邻的两个光路由节点之间均执行以下操作：第i个光路由节点根据射频路由信号中的路由信息将光信号偏转至第i+1个光路由节点，此外，还将射频路由信号发送至第i+1个光路由节点；其中，第i个光路由节点和第i+1个光路由节点为相邻的两个光路由节点，1≤i≤N-1，N为光路由节点的总数；
接收端处理阶段：对来自第N个光路由节点的射频路由信号和光信号进行解调解码，获取发射端地址信息和数据信息。
本具体实施方式还公开了采用以射频信号为先导的全光路由传输方法的系统，包括发送端、若干个光路由节点以及接收端，如图1所示。
如图2所示，发送端包括第一基带处理子系统、第一射频发射子系统和光调制器，第一基带处理子系统包括路由编码器、时序控制器、第一基带调制器和第二基带调制器；路由编码器根据发送端地址信息和网络拓扑结构确定最优路径进行编码，形成路由信息，然后将路由信息发送至时序控制器，数据信息也发送至时序控制器，时序控制器先将路由信息发送至第一基带调制器，留出所有光路由节点的处理时延后，时序控制器再发送数据信息至第二基带调制器，第一基带调制器对路由信息进行基带编码和调制后得到路由信号，第二基带调制器对数据信息进行基带编码和调制后得到数据信号，路由信号通过第一射频发射子系统进行射频调制后得到射频路由信号并发送给第一个光路由节点，数据信号通过光调制器进行基带调制后得到光信号并发送给第一个光路由节点。
如图3所示，光路由节点包括第一射频接收子系统，第一射频接收子系统对接收到的射频路由信号进行射频解调，然后将解调得到的路由信号通过第一基带解调器进行基带解调和解码，提取出路由信息并送至路由控制器，路由控制器分析路由信息后，发送控制信号给光路偏转系统，并且路由控制器还将路由信息帧的帧头设置为下一个光路由节点，然后将调整后的路由信息发送给第三基带调制器，光路偏转系统根据控制信号设置光路偏转路径，对光信号进行偏转，第三基带调制器将调整后的路由信息进行基带编码和调制后得到路由信号，路由信号通过第二射频发射子系统进行射频调制，得到射频路由信号并发送至下一个光路由节点或者接收端。
光路偏转系统的实施例很多，这里介绍一个：光信号经过光相阵列改变其光场相位分布，再经过透镜系统重现期望光场，从而实现光信号无损再分布。在光相阵列中加载固定的相位偏移灰度图，可以让信号整体方式可控角度的偏转。
如图4所示，接收端包括第二射频接收子系统、光解调器和第二基带处理子系统，第二基带处理子系统包括第二基带解调器和第三基带解调器；第二射频接收子系统对接收到的射频路由信号进行射频解调，然后将解调得到的路由信号通过第二基带解调器进行基带解调解码，提取出路由信息；光解调器将接收到的光信号转换为电域数据信号，然后将电域数据信号通过第三基带解调器进行基带解调解码，提取出数据信息。
如图5所示，路由信息帧在每一跳都发生交换，把路由信息帧再封装成指向下一路由节点的信息帧。发送端发出的路由信息帧头为第一个光路由节点，第一个光路由节点中的路由控制器收到解调后的路由信息后，检测帧头是否为第一个光路由节点，是则将帧头删除，取第二个光路由节点为新的帧头，不是则将包丢弃。之后的节点处理流程同第一个光路由节点，先检测帧头，与自身节点符合则将帧头置为下一节点，不符合则将包丢弃。

Claims (3)

1.以射频信号为先导的全光路由传输系统，其特征在于：包括发送端、若干个光路由节点以及接收端；所述发送端包括第一基带处理子系统、第一射频发射子系统和光调制器，第一基带处理子系统包括路由编码器、时序控制器、第一基带调制器和第二基带调制器；路由编码器根据发送端地址信息和网络拓扑结构确定最优路径进行编码，形成路由信息，然后将路由信息发送至时序控制器，数据信息也发送至时序控制器，时序控制器先将路由信息发送至第一基带调制器，留出所有光路由节点的处理时延后，时序控制器再发送数据信息至第二基带调制器，第一基带调制器对路由信息进行基带编码和调制后得到路由信号，第二基带调制器对数据信息进行基带编码和调制后得到数据信号，路由信号通过第一射频发射子系统进行射频调制后得到射频路由信号并发送给第一个光路由节点，数据信号通过光调制器进行基带调制后得到光信号并发送给第一个光路由节点；
基于所述以射频信号为先导的全光路由传输系统，进行如下全光路由传输：
发送端处理阶段：发送端将数据信息调制到光信号上，根据接收端地址设置路由信息，并将路由信息加载到射频路由信号上，然后发送端发送光信号和射频路由信号至第一个光路由节点；
光路由节点处理阶段：所有相邻的两个光路由节点之间均执行以下操作：第i个光路由节点根据射频路由信号中的路由信息将光信号偏转至第i+1个光路由节点，此外，还将射频路由信号发送至第i+1个光路由节点；其中，第i个光路由节点和第i+1个光路由节点为相邻的两个光路由节点，1≤i≤N-1，N为光路由节点的总数；
接收端处理阶段：对来自第N个光路由节点的射频路由信号和光信号进行解调解码，获取发射端地址信息和数据信息。
2.根据权利要求1所述的以射频信号为先导的全光路由传输系统，其特征在于：所述光路由节点包括第一射频接收子系统，第一射频接收子系统对接收到的射频路由信号进行射频解调，然后将解调得到的路由信号通过第一基带解调器进行基带解调和解码，提取出路由信息并送至路由控制器，路由控制器分析路由信息后，发送控制信号给光路偏转系统，并且路由控制器还将路由信息帧的帧头设置为下一个光路由节点，然后将调整后的路由信息发送给第三基带调制器，光路偏转系统根据控制信号设置光路偏转路径，对光信号进行偏转，第三基带调制器将调整后的路由信息进行基带编码和调制后得到路由信号，路由信号通过第二射频发射子系统进行射频调制，得到射频路由信号并发送至下一个光路由节点或者接收端。
3.根据权利要求1所述的以射频信号为先导的全光路由传输系统，其特征在于：所述接收端包括第二射频接收子系统、光解调器和第二基带处理子系统，第二基带处理子系统包括第二基带解调器和第三基带解调器；第二射频接收子系统对接收到的射频路由信号进行射频解调，然后将解调得到的路由信号通过第二基带解调器进行基带解调解码，提取出路由信息；光解调器将接收到的光信号转换为电域数据信号，然后将电域数据信号通过第三基带解调器进行基带解调解码，提取出数据信息。
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