CN110168965B - 用于网络信令的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种通过光通信系统的发射器和接收器之间的光纤链路传送信息的方法。该方法包括由发射器生成预定频谱变化，并且将预定频谱变化插入光纤链路用于到接收器的传输。与接收器相关联的检测器检测通过光纤链路接收的光信号中的预定频谱变化，并根据检测结果生成检测信号。检测器独立于接收器的数字信号处理器，所述数字信号处理器被配置为恢复调制在通过光纤链路接收的光信号上的数据。

Description

用于网络信令的系统和方法

相关申请交叉引用

本申请要求享有于2017年1月10日提交的、申请号为15/402,914的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及光通信网络领域，尤其涉及用于网络信令的系统和方法。

背景技术

在光传送网络(OTN)中，通常通过调制具有数字信息的光载波光来生成光信号来将数据从发射器通过光链路发送到接收器。在接收器处，光信号照射在光电探测器上，光电探测器生成光电流。然后处理光电流以恢复数据。在相干接收器中，该处理通常使用与前向纠错(FEC)解码器模块级联的数字信号处理器(DSP)。DSP通常执行模数转换(ADC)、色散(CD)补偿、符号时钟恢复、偏振解复用和偏振模色散(PMD)补偿、频率偏移补偿、载波相位恢复以及最终符号检测。FEC模块处理检测到的符号以恢复被发送的数据。

在实际的OTN系统中，数据包括用户数据和开销数据。开销数据包括用于控制发射器和接收器之间的光链路的操作实施和管理(Operations Administration andManagement，OAM)信令。通常，OAM信令被包括作为支路数据流，其中用户数据调制在光信号上。

这种安排的局限性在于即使在很少信息或没有信息被传输的情况下，DSP和FEC块必须始终充分运作，导致功耗的显着增加。

提供该背景信息是为了揭示申请人认为可能与本发明相关的信息。这并不表示承认，也不应解释为，任何前述信息构成针对本发明的现有技术。

发明内容

本公开的目的是提供一种用于将信息从发射器传送到相干光接收器的改进的系统和方法。根据本公开，至少初始信令信息可以以这样的方式发送，即不要求相干光接收器的DSP和FEC块完全可操作。

根据本发明的实施例，提供了一种用于通过光通信系统的发射器和接收器之间的光纤链路传送信息的方法。该方法包括通过所述发射器生成光信号中的预定频谱变化，并通过光纤链路将包括所述预定频谱变化的所述光信号发送到所述接收器，所述预定频谱变化指示所述信令信息。通过与所述接收器相关联的检测器检测通过所述光纤链路接收的所述光信号中的所述预定频谱变化，并根据检测结果生成检测信号。检测器可以独立于接收器数字信号处理器，所述接收器数字信号处理器被配置为解调在光信号上调制的数据。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，其中：

图1是示意性地示出相干光收发器的主要元件的框图；

图2是示出示例相干光收发器的代表性功耗值的图表；

图3是示出通过光传输网络(OTN)的示例节点作为时间的函数的代表性用户业务量的图表；

图4是示意性地示出根据本发明的代表性实施例的相干光收发器的主要元件的框图。

图5A和图5B是示意性地示出可用于图4的光收发器中的各个替代音调发生器的框图；

图6A至图6C是示意性地示出可用于图4的光收发器的第一示例音调发生器的操作的图表；

图7A至图7C是示意性地示出可用于图4的光收发器的第二示例音调发生器的操作的图表；

图8是示意性地示出可用于图4的光收发器的示例性音调检测器的主要元件的框图；

图9A至图9C是示意性地示出可用于图4的光收发器的第一示例性音调检测器的操作的图表；

图10A至图10C是示意性地示出可用于图4的光收发器的第二示例性音调检测器的操作的图表；

图11是说明根据本发明的实施例的用于控制发射器和音调发生器的示例过程的流程图；以及

图12是示出根据本发明的实施例的用于控制接收器的代表性过程的流程图。

应注意，在所有附图中，相同的特征由相同的附图标记标识。

具体实施方式

图1是示意性地示出相干光收发器的主要元件的框图。如图1所示，收发器2通常包括背板接口4、本地振荡器(LO)6、发射器8、接收器10和控制器12。

背板接口4提供收发器2与网络节点的通信背板(未示出)之间的通信路径。通常，背板接口4包括发射先进先出(Tx FIFO)缓冲器14，其用于缓冲用户数据业务以便由发射器8进行处理和发送。背板接口4还可以包括空数据先进先出(ND FIFO)缓冲器16，其被配置为向发射器提供空数据(例如，随机或伪随机比特序列)，下面将更详细地描述。

本地振荡器6被配置为以本领域已知的方式将相应的发射器(Tx)和接收器(Rx)本地振荡器光18、20提供给发射器8和接收器10。通常，Tx和Rx本地振荡器光18、20具有共同的频率，但这不是必需的。本地振荡器6可以是可调谐激光器，在这种情况下，可以使用来自控制器12的一个或多个控制信号22来调节Tx和Rx本地振荡器光18、20的频率。例如，可以调整Tx和Rx本地振荡器光18、20的频率以匹配接收器10接收的入站光信号的载波频率(或与之维持给定的偏移)。

发射器8以已知的方式操作来处理数据业务以生成相应的调制光信号24，以便通过光纤链路进行传输。通常，发射器8包括n:1开关26，用于选择性地将Tx FIFO 14或NDFIFO 16连接到发射器8。从选择的FIFO 14或16读出的数据由前向纠错(FEC)编码器处理，以生成FEC编码数据帧，其被提供给发射器应用专用集成电路(Tx ASIC)30，Tx ASIC 30被配置为生成用于调制Tx本地振荡器光18的驱动信号，从而生成调制光信号24。由Tx ASIC30生成的驱动信号被提供给光调制器32，光调制器32以已知方式运行以调制Tx本地振荡器光18以生成调制光信号24。Tx ASIC 30可以是驱动器电路，其被配置为生成模拟驱动信号，以根据选择的调制方案(例如正交相移键控(QPSK))调制Tx本地振荡器光。在一些实施例中，Tx ASIC 30可以执行附加操作，例如，色散预补偿和非线性补偿。调制器32可以配置为嵌套的Mach-Zehnder调制器，但是也可能是其他配置。

图1中示出的发射器8被特别配置为生成具有一对正交偏振线性偏振态的调制光信号24。如果需要，可以根据本领域已知的方法配置发射器8，以生成具有线性偏振态的调制光信号24。

接收器10以已知的方式操作以接收和处理通过光纤链路接收的入站光信号34，以恢复由光纤链路的另一端处的相应收发器的发射器级发送的数据。通常，接收器10包括光混合器36，其被配置为接收入站光信号34并且将其与Rx本地振荡器光20组合。从光混合器36输出的组合信号入射到相应的光电探测器38上以生成相应的电光电探测器信号。然后，这些光电探测器信号由模数转换器(ADC)40采样，以生成相应的数字输入信号，这些信号由接收器数字信号处理器(Rx DSP)42处理，以恢复在入站光信号上调制的数据。Rx DSP 42可以执行色散(CD)补偿44、符号时钟恢复46、偏振跟踪和补偿48、频率偏移补偿50、载波相位恢复和符号检测52的操作。这些操作中的每一个都可以以本领域已知的方式执行，因此本文中不再详细描述。恢复的比特(或符号)由Rx DSP 42提供给FEC解码器54，FEC解码器54以已知的方式操作以校正由Rx DSP 42检测到的数据符号中的比特和符号错误，从而从接收的光信号34恢复由发射器调制的原始数据，然后被恢复的数据可以通过背板接口4由收发器2接收。

出于本公开的目的，术语“数据信道”应被理解为指代光通信系统的预定频谱带，其被分配用于承载使用用户数据业务调制的光信号。

控制器12进行操作以控制收发器2的操作。控制器12可以执行的示例操作包括(但不限于)以下中的任何一个或多个：控制Tx和Rx本地振荡器光18、20的频率；计算Rx CD补偿44和偏振跟踪48函数的补偿系数；选择在FEC编码器28和解码器54中实现的FEC方案。为了执行这些操作，控制器12可能需要与光纤链路另一端的对应收发器交换信息。通常，这种信息交换是通过操作管理和管理(OAM)信令完成的，该信令通常与数据业务一起被调制到出站光信号上。例如，OAM信令可以被赋予从Tx FIFO 14读取的数据流中的时隙，从而多路复用到通过FEC编码器28和Tx ASIC 30处理的数据流中，以调制到Tx本地振荡器光18。

图2是示出相干光收发器的代表性功耗值相对于部件安装面积的图表。该图表基于NTT Electronics Corp在2013年发表的一项研究(参见：Srivastra,Atul：相干光模块中的光集成以及DSP的作用(Optical Integration and the Role of DSP in CoherentOptics Modules)，NTT Electronics Corp，2013)。该研究表明，在典型的相干光收发器中，Rx DSP 42和FEC解码器54一起消耗了收发器消耗的总功率的大约50％。有趣的是，在各种不同尺寸的收发器中都维持这种高比例的功耗。

图3是示出通过光传输网络(OTN)的特定节点作为时间的函数的代表性用户业务量的图表。图3中示出的特定图表是针对位于荷兰阿姆斯特丹的节点“AMS-IX”，针对的日期为2014年5月8日、2014年5月16日、2014年5月23日、2014年5月30日、2014年6月6日和2014年6月13日。如图3所示，在24小时的时间段内，节点“AMS-IX”经历了在大约750Gbps到2.7Tbps之间变化的用户业务量。本领域普通技术人员将认识到，OTN中的其他节点在用户数据业务量中表现出非常类似的波动。由于OTN中的典型收发器具有100Gbps的容量，因此观察到的业务量变化意味着收发器闲置的时间很长，即它们不携带任何用户数据业务。

然而，即使空闲收发器不发送用户数据业务，它也必须继续操作以维持其符号时钟恢复46、偏振跟踪和补偿48、频率偏移补偿50和载波相位恢复52功能，以及维持与光纤链路另一端的对应收发信机的OAM信令信道。因此，空闲收发器通常具有“空数据流”，其可以由随机或伪随机比特流组成。所述空数据流可以通过相应的ND FIFO 16经由n:1开关26提供给收发器。通过这种方式，控制器12可以根据需要使用选择信号66来选择性地将空数据插入到通过发射器8处理的数据流中，以便填充未被用户数据(和OAM信令)占用的收发器容量的任何部分。例如，控制器12可以使用由Tx FIFO 14生成的fifo-填充信号68作为是否存在要发送的用户数据(和OAM信令)的指示。例如，当fifo-填充信号68指示Tx FIFO 14为空时，控制器12可以确定不存在要发送的用户数据(和OAM信令)，并且通过使用选择信号66来将ND FIFO 16连接到发射器8进行响应，使得发射器8将继续发射用空数据调制的光信号24。

这种安排是有益的，因为它确保收发器始终维持在操作状态，并且可以根据需要适当地处理和发送用户数据和OAM信令。然而，还存在一个问题，即OTN中的所有收发器必须一直在运行，因此即使在它们空闲时也要始终获得全功率。最好至少关闭空闲收发器的RxDSP 42和FEC解码器54，以显著降低功耗。

图4是示意性地示出相干光收发器70的主要元件的方框图，其中通过提供一种装置来解决该问题，通过该装置，光纤链路的每一端的收发器可以通过预定频谱变化至少交换信令信息，预定频谱变化可以独立于Rx DSP 42和FEC解码器块54的操作状态被检测。在下面参考图4至图10描述的示例中，预定频谱变化可以包括一个或多个光音调(opticaltone)。然而，本技术不限于使用音调信号。而是，应当理解，在不脱离权利要求的预期范围的情况下，可以使用在Rx DSP不解调光信号的情况下可以在光纤链路的接收端明确地检测到的任何频谱变化。例如，预定频谱变化可以包括作为频率、时间或偏振的任何组合的函数的任何合适的预定光功率变化模式。

信令信息可以指示发送收发器和/或光纤链路的操作状态。例如，信令信息可以指示发送收发器的“空闲”或“活跃”状态，下面将更详细的描述。或者，信令信息可以指示光纤链路的利用程度(或可用容量)。

如图4所示，所示示例性收发器70通常包括背板接口4、本地振荡器6、发射器8、接收器10和控制器12，所有这些都可以以参考图1描述的上述方式操作。图4的收发器2与图1的收发器70不同，因为图4的收发器2还包括与发射器8相关联的音调发生器72，以及与接收器10相关联的音调检测器74。

一般而言，音调发生器72操作以将一个或多个光音调插入由发射器8生成的出站光信号24。相反，音调检测器74操作以检测入站光信号34中的一个或多个光音调，以及根据检测结果生成检测信号75。当在光纤链路的相对端(opposite ends)提供相应的收发器时，音调发生器72和音调检测器74可以协作以在两个收发器之间交换信令信息，该信令信息不依赖于接受收发器的Rx DSP 42和FEC解码器块54。

图5A是示意性地示出示例音调发生器72的框图。在所示示例中，音调发生器72包括振荡器76、调制器78和光阀80。如果需要，音调发生器72还可以包括一个或多个滤波器以及本领域已知的监测和信号处理功能。为了简化说明和解释，这些滤波器和监测和信号处理功能未在附图中示出。振荡器76可以被配置为以生成需要的频率的一个或多个电振荡器信号82。例如，振荡器76可以生成具有选定频率f_c的单个电振荡器信号82。调制器78可以操作以将振荡器信号82调制到音调载波光84上以生成需要的光音调信号86。光阀80由控制器12通过合适的控制信号88控制，并且可以配置为控制光音调信号86到光纤链路的进入(admission)。因此，例如，当光阀80“打开”时，光音调信号86可以被允许进入光纤链路，因此可以被传送到链路另一端的对应收发器。或者，当光阀80“关闭”时，光音调信号86可以被阻挡在光纤链路外。通过这种方式，控制器12可以控制光音调信号86被允许进入光纤链路的时间，因此控制器12可以使用光音调信号86将信息传送到链路另一端的对应收发器。参考图6A至图6C可以更清楚地理解该操作。

图6A是示意性地示出从发射器8输出的调制光信号24的频谱的图表。图6A的频谱是调制在单个光载波光18上的光信号的典型，例如符合国际电信联盟(ITU)50GHz光信号标准的信号。图6B是示意性地示出使用图5A的音调发生器72生成的光音调信号86的频谱的图表。如图6B所示，频谱包括以±f_c为中心的一对窄带尖峰。当光阀80“关闭”时，光音调信号86被阻挡在光纤链路外，使得通过光纤链路传输的光信号仅由从发射器8输出的调制光信号24组成，因此具有图6A中所示形式的频谱。另一方面，当光阀80“打开”时，光音调信号86进入光纤链路。因此，通过光纤链路传输的光信号是从发射器8输出的调制光信号24和光音调信号86的组合，因此具有图6C所示形式的频谱。图7A至图7C对应于图6A至图6C，其针对于调制在双光载波光18上的光信号的情况，例如符合国际电信联盟(ITU)标准的100GHz光信号的信号。

如上所述，振荡器76被配置为生成需要的频率的一个或多个电振荡器信号82。任何合适的电振荡器或振荡器的组合均可用于此目的，例如，本领域公知类型的晶体振荡器或压控振荡器。

在图5A和图5B所示的实施例中，音调载波光84是从Tx本地振荡器光16获得的，但这不是必需的。如果需要，可以使用单独的光源来生成音调载波光84。例如，如果需要，可以使用可调谐激光器或与合适的光滤波器组合的发光二极管。

光调制器78可以被提供为可变光衰减器(VOA)，其被配置为根据振荡器信号82对音调载波光84进行幅度调制。

光阀80还可以被提供为可变光衰减器(VOA)、波长阻挡器或波段阻挡器中的任何一个，其可以由控制信号88驱动为在打开状态和关闭状态之间，其中光音调信号86在打开状态中可以以最小的衰减通过光阀，光音调信号86在关闭状态被有效消除。

如果需要，可以通过其他装置实现光阀80。例如，图5B示出了一个实施例，其中光阀80由位于LO 6和调制器78之间的1×2光开关实现的。在这种情况下，当光阀80“关闭”时，来自LO 6的光作为Tx局部振荡器光18通过1×2光开关到达发射器调制器32，使得通过光纤链路传输的光信号仅由从发射器8输出的调制光信号24组成，因此具有图6A和图7A中所示形式的频谱。另一方面，当光阀80“打开”时，来自LO 6的光通过1×2光开关到达音调发生器调制器78，使得通过光纤链路传输的光信号仅由光音调信号86组成，因此具有图6B和图7B中所示形式的频谱。

如上所述，在图5A的实施例中，光音调信号86可以与从发射器8输出的调制光信号24同时发送。另一方面，图5B的实施例操作以发送光音调信号86或从发射器8输出的调制光信号24，但不能同时发送两者。在这两个实施例中，应当理解，光音调信号86的传输将干扰调制光信号24，因此将倾向于在由链路的另一端的对应收发器中的接收器恢复的数据中生成错误。然而，通过定时光音调信号86的传输使其与发射器8正在处理和发送空数据的时段一致，可以避免这个问题。例如，在一些实施例中，控制器12可以控制光阀80仅在选择信号66被设置为将ND FIFO 16连接到发射器8时接收光音调信号86。例如，在一些实施例中，光阀控制信号88可以链接到选择信号66或从选择信号66导出。

可以理解的是，图4和图5A至图5B中所示的音调发生器72被配置为将单个音调信号86插入到调制光信号24中。在一些实施例中，音调发生器72可以生成线性偏振音调信号86，其可以插入光信号24中并具有相对于光信号24的偏振状态的选定方向。例如，线性偏振音调信号86可以与光信号24的X偏振轴和Y偏振轴中的一个对准，或者相对于光信号24的X偏振轴和Y偏振轴的选定的角度(例如45°)对准。可选地，本领域普通技术人员将认识到，如果需要，可以容易地修改音调发生器72以在相应的正交偏振轴上生成音调信号86。

图8是示意性地示出示例音调检测器74的框图。在所示示例中，音调检测器74实现外差(或零差)接收器和阈值检测器以检测一个或多个预定频率的音调信号。为了简化描述，音调检测器74被配置为检测接收的光信号34中的单个音调信号。然而，应当理解，音调检测器74可以被配置为检测在接收的光信号34中的各不同频率的两个或更多个音调信号。

如图8所示，示例音调检测器74包括求和块90、振荡器92、混频器94、滤波器96和阈值比较器98。

由光电探测器38生成的光电探测器信号被分接并被提供给求和块90的输入，求和块90执行模拟求和操作以生成相应的求和信号102。该求和操作的优点在于，与任何一个分接的光电检测器信号相比，得到的求和信号102较少依赖于接收的光信号34的偏振状态。众所周知的模拟电压加法器技术可用于实现求和块90。例如，如果需要，可以使用一组并联电阻器来实现求和块90。

振荡器92被配置为生成需要的频率的一个或多个电振荡器信号100。例如，振荡器92可以生成具有选定频率f_c的单个电振荡器信号100。在一些实施例中，电振荡器信号100的频率对应于音调发生器的振荡器信号82的频率，但这不是必需的。振荡器92可以使用已知的电振荡器技术实现，包括例如晶体振荡器和压控振荡器。类似地，根据需要，振荡器信号102可以是数字或模拟信号。

混频器94可以使用本领域中已知的合适的模拟电射频混频器技术来实现，并且被配置为将求和信号100与振荡器信号102混合以生成组合信号104。然后由混频器94生成的组合信号104可以被滤波(在96处)以抑制带外信号，从而突出音调信号。

滤波器96可以使用本领域已知的合适的模拟电低通或带通滤波技术来实现。优选地，滤波器96的通频带宽度是根据嵌入在接收的光信号34中的音调信号86(图5A和5B)的预期宽度来选择的。在所示实施例中，滤波器96实现为低通滤波器。该示例适用于使用外差检测来检测嵌入在光信号34内的单个光音调的实施例。在使用零差检测或者要检测两个或更多个音调信号86的实施例中，可以使用带通滤波。

图9和图10更详细地示出了混合器94和滤波器96的操作。特别地，图9A示出了接收的光信号34的代表性频谱(以及由此在求和块90的输出处的求和信号)，光信号34包括嵌入音调信号86。图9B示意性地示出了滤波器96的通频带102。可以理解，该通频带102被示为以f_c为中心的带通滤波器特性，其表示带通滤波器和外差混合和低通滤波的组合效应。图9C示出了出现在滤波器96的输出处的滤波信号106的频谱。如图9C所示，已经在滤波信号106中突出了音调信号86，同时信号频谱的剩余部分被抑制。图10A至图10C对应于图9A至图9C，针对于调制在双光载波上的光信号的情况，例如符合国际电信联盟(ITU)标准的100GHz或更高速率光信号的信号。

阈值比较器98操作以将经滤波信号106与预定阈值108进行比较，并且根据比较结果输出检测信号75。例如，当滤波信号106高于预定阈值时，比较器98可以输出具有指示已经检测到音调信号86的第一状态的检测信号75。相反，当滤波信号106低于预定阈值108时，比较器98可以输出具有指示未检测到音调信号86的第二状态的检测信号。利用这种配置，检测信号75将根据接收的光信号34中是否存在音调信号86在第一和第二状态之间自动切换。基于检测信号75的状态，控制器12可以启动多种操作中的任何一种。

例如，图11和图12示出了一个实施例，其中当对应发送收发器空闲时，所有或部分Rx DSP和FEC解码器被关闭。如图11所示，当发送收发器处于激活状态时(在110处)，光阀80“关闭”，因此没有音调信号86被发送。在这种状态下，发送收发器可以正常发送数据(如112处所示)。如果Tx FIFO填充信号68改变状态(在114处)以指示不存在要发送的用户数据，则发送收发器将状态改变为空闲状态(在116处)，并且光阀80被“打开”，因此音调信号86被发送。如果Tx FIFO填充信号68随后再次改变状态(在118处)以指示存在要发送的用户数据，则发送收发器将状态改变回激活状态(在120处)，并且光阀80被“关闭”以防止音调信号86被发送。然后，发送收发器可以在恢复数据传输(在112处)之前等待预定的等待时段(在122处)。参考图12，接收收发器的控制器12可以监测(在124处)检测信号75的状态。当检测信号75的状态指示已经检测到音调信号68时(在126处)，接收收发器的控制器12可以识别出入站光信号仅被使用填充数据调制，并且因此可以进入断电(power down)状态(在128处)，并且关闭部分或全部Rx DSP和FEC解码器。另一方面，当检测信号75的状态指示未检测到音调信号68时(在126处)，接收收发器的控制器12可以识别出入站光信号被(或很快将被)使用用户数据调制，并且因此可以进入通电(power up)状态(在130处)并且将Rx DSP和FEC解码器带到(或维持)完全操作状态，例如通过重新激活Rx DSP和FEC解码器的任何先前关闭的部分。如上面参考图1所述，此操作可以使收发器的功耗降低多达50％。

在一些实施例中，Rx DSP和FEC解码器都可以完全关闭，这最大化了功耗的降低。但是，这不是必需的。如果需要，可以仅关闭Rx DSP和FEC解码器中的一个。如果需要，可以关闭Rx DSP的选定部分，而其他部分保持运行。例如，与以下相关联的Rx DSP的部分可以被关闭，同时与频率偏移补偿相关的部分可以维持运行：色度色散(CD)补偿；符号时钟恢复；偏振跟踪和补偿；载波相位恢复和符号检测。

在与色度色散(CD)补偿和偏振跟踪和补偿相关联的Rx DSP的部分被关闭的实施例中，控制器12还可以存储最近使用的补偿系数的副本。然后，这些存储的系数可以作为重新激活过程的一部分重新加载到Rx DSP中，以减少色散(CD)补偿和偏振跟踪和补偿功能重新获取入站信号34所需的时间。

可以理解，Rx DSP和FEC解码器的重新激活需要通过色散(CD)补偿和偏振跟踪和补偿、载波恢复和符号定时功能来重新获取信号。在某些情况下，完成此操作所需的时间可能是100μs量级或更多。然而，通过重新加载在Rx DSP关闭时使用的系数，可以减少该重新获取时间(例如，减少大约10倍)。重新加载CD补偿系数是特别有益的，因为在实际网络中，光纤链路的色散是恒定的或非常缓慢地发生变化。所以，重新加载先前使用的CD补偿系数非常快速地将CD补偿功能恢复到接近最佳状态，这显著加速了符号时钟获取、偏振跟踪和补偿以及载波恢复。

在一些实施例中，发送收发器的控制器12控制其音调发生器在发射器8开始发送用户数据之前的预定时间段停止将光音调信号86插入出站光信号。该预定时间段可以对应于在接收收发器中重新激活Rx DSP和FEC解码器所需的最大预期时间。

或者，发送收发器的控制器12可以控制其音调发生器停止将光音调插入到出站光信号中，然后在使发射器8开始发送用户数据之前等待来自接收收发器的“就绪”信号。在这种情况下，接收收发器可以如上所述运行以重新激活先前已经关闭的Rx DSP和FEC解码器的任何部分。一旦Rx DSP和FEC解码器被完全重新激活，发送收发器的控制器就可以向发送收发器发送“就绪”信号，以指示它已准备好接收用户数据。可以使用两个收发器之间的正常OAM信令信道发送该“就绪”信号。

如上所述，音调检测器74优选地被配置为模拟设备，其运行以检测嵌入在接收的光信号34中的预定音调信号86的存在(或不存在)。音调检测器74不检测或恢复任何可以调制在接收的光信号34(或嵌入的音调信号86)上的数据。这样，应当理解，本文描述的技术通过光信号的频谱包络的变化来传送信息。该功能将本技术与传统通信技术区分开，在传统通信技术中，通过用数据调制(通常是窄带)载波来传送信息。将认识到载波的调制必然改变载波的频谱包络，并且改变的频谱包络固有地指示调制数据。然而，通常不可能通过检测嵌入在频谱包络内的一个或多个光音调的存在或不存在来恢复任何调制数据，如本技术所提供的。

在上述实施例中，音调发生器72和音调检测器74分别被配置为发送和检测包括单个光音调的音调信号86。该布置可用于使发送收发器能够将关于发送收发器的状态的简单信令信息(例如，发送收发器的空闲或活跃状态)传送到接收收发器。可以理解，音调发生器72和音调检测器74可以分别被配置为发送和检测包括两个或更多个光音调的音调信号86，其可以以频率、偏振和时间的任何组合分开。包括两个或更多个光音调的音调信号86使得关于发送收发器和/或光纤链路的操作状态的更复杂的信令信息的传输成为可能。例如，多音信号可用于传达关于安全算法或调制方案的变化的信息。可以传达其他信息，这对于普通技术人员来说是显而易见的。

有利地，本文中描述的技术使得能够以独立于接收收发器中的Rx DSP和FEC解码器的方式在发送和接收收发器之间传送信令信息。这意味着，例如，即使在接收收发器中的Rx DSP和FEC解码器被关闭(并且因此OAM信道未运行)时，发送和接收收发器仍然可以协调它们的操作。

可以理解，由发射器8发送的光信号24中的音调信号86的插入必然会干扰调制在光信号24上的任何数据，这样可能在接收器10中恢复的数据中生成一连串的错误丛发。然而，特别是在音调信号86用于传送发送收发器的空闲状态的实施例中，这种错误丛发仅影响空数据流，因此不会产生任何结果。在音调信号86用于传达其他信息的实施例中，可以使用各种方法来减轻音调信号86的影响。例如，在发送发射器8的容量被部分填充的情况下，由发送收发器发送的光信号24将包含用户数据和空数据的混合。在这种情况下，控制器操作以控制音调发生器72仅在用于发送空数据的时隙期间发送音调信号86。

在上述实施例中，音调发生器被提供为光调制器，其被配置为根据来自电振荡器的音调信号调制来自本地振荡器6的光。应当理解，在不背离权利要求的范围的情况下，可以同等地使用其他技术。例如，在一些光收发器中，Tx ASIC可以被提供为复合信号合成器，其被配置为驱动Tx光调制器以便生成具有需要的频谱包络的光信号。在这种情况下，可以控制Tx ASIC以生成需要的音调信号，从而消除对单独的音调发生器72的需求。例如，在TxASIC包括被配置为处理数据信号的频率分量的频域处理器的情况下，对选择的频率分量施加需要的幅度(或增益，如果需要)相对简单。施加的幅度(或增益)可以足够大，以在从Tx光调制器输出的光信号24的频谱中生成需要的音调信号。类似地，可以控制配置为复信号合成器的Tx ASIC，以生成需要的预定光谱变化，其形式为作为频率、时间或偏振的任何组合的函数的光功率变化的预定模式。

类似地，在上述实施例中，音调检测器与接收器相关联，以检测接收的光信号中的预定频谱变化。这种音调检测器适用于其中预定频谱变化采用嵌入在接收光信号内的一个或多个光音调的形式的实施例。在预定频谱变化采取其他形式(例如作为频率、时间或偏振的函数的光功率变化)的实施例中，适合使用替代检测装置。例如，在许多情况下，Rx DSP42利用频域引擎(未示出)来处理所接收的光信号以至少补偿色散和偏振。在这种情况下，至少Rx DSP 42的前端(例如，ADC 40和傅里叶变换块)可以用于分析接收的光信号，以便能够检测预定频谱变化。虽然这种变化确实要求Rx DSP 42的至少一部分始终维持活跃，但是在发送收发器不活跃时，通过关闭Rx FEC解码器54(以及可能还有Rx DSP 42的部分)来节省功率仍然是可能的。

除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。

通过上述实施例的描述，本发明可以仅通过硬件实现，也可以采用软件和必要的通用硬件平台实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现。软件产品可以存储在非易失性或非暂时性存储介质中。该软件产品包括能够使计算机设备(个人计算机、服务器或网络设备)执行本发明实施例中提供的方法的指令。例如，这样的执行可以对应于如本文所述的逻辑操作的模拟。软件产品可以附加地或替代地包括能够使计算机设备执行根据本发明实施例的用于配置或编程数字逻辑装置的操作的指令。

尽管本发明已参照其具体特征和实施例加以描述，但显然可以在不脱离本发明的情况下对其进行各种修改和组合。因此，说明书和附图应视为只是对由所附权利要求限定的本发明的说明，并且预期涵盖落入本发明范围内的任何和所有修改、变化、组合或等同物。

Claims (19)

1.一种通过光通信系统的发射器和接收器之间的光纤链路传送信令信息的方法，所述方法包括：

所述发射器在光信号中生成预定频谱变化，并通过光纤链路将包括所述预定频谱变化的所述光信号发送到所述接收器，所述预定频谱变化指示所述信令信息；以及

与所述接收器相关联的检测器检测通过所述光纤链路接收的所述光信号中的所述预定频谱变化，并根据检测结果生成检测信号，所述检测信号包括用于指示已经检测到所述预定频谱变化的第一状态和用于指示未检测到所述预定频谱变化的第二状态；其中，执行所述检测独立于所述接收器解调所述光信号；

所述接收器的控制器根据所述检测信号的状态控制所述接收器的至少一部分的电源状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信令信息与所述光纤链路的当前利用程度和所述发射器的操作状态中的任何一个或多个相关。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述光信号中生成所述预定频谱变化包括：生成音调信号；并且将所述音调信号插入所述光纤链路。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述光信号中生成所述预定频谱变化包括控制所述发射器的数字信号处理器DSP驱动光调制器生成以下任何一个或多个：

包括一个或多个光音调的音调信号；以及

所述光信号的光功率中关于频率、时间和偏振中的任何一个或多个的预定变化。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，生成所述音调信号包括：

生成具有预定频率的振荡器信号；以及

使用所述振荡器信号调制光载波光。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，检测所述音调信号包括：

响应于通过所述光纤链路接收的所述光信号，分接由所述接收器的光电探测器生成的光电探测器信号；

将分接的光电探测器信号与具有预定频率的振荡器信号混合以生成组合信号；

使用具有对应于所述音调信号的通频带的滤波器特性对所述组合信号进行滤波，以生成滤波信号；以及

将经滤波信号与预定阈值进行比较，并且根据比较结果生成所述检测信号。

7.一种用于光通信系统的发射器，所述发射器包括：

发生器，所述发生器被配置为通过向通过所述光通信系统的光纤链路发送的光信号施加预定频谱变化来传送信令信息；

控制器，所述控制器被配置为根据发送缓冲器填充信号控制所述发生器向所述光信号施加所述预定频谱变化；

所述发送缓冲器填充信号包括用于指示存在要发送的用户数据的第一状态和用于指示不存在要发送的用户数据的第二状态，并且其中，所述控制器被配置为通过阻止所述预定频谱变化来响应所述第一状态，并且通过对所述光信号施加所述预定频谱变化来响应所述第二状态。

8.根据权利要求7所述的发射器，其中，所述发生器包括用于生成一个或多个光音调的音调发生器。

9.根据权利要求8所述的发射器，其中，所述发生器包括数字信号处理器DSP，其被配置为驱动光调制器生成以下中的一个或两个：

包括一个或多个光音调的音调信号；以及

所述光信号的光功率中关于频率、时间和偏振中的任何一个或多个的预定变化。

10.根据权利要求9所述的发射器，其中，所述音调发生器包括：

振荡器，所述振荡器被配置为生成具有预定频率的振荡器信号；以及

调制器，所述调制器被配置为使用所述振荡器信号调制光载波光。

11.根据权利要求10所述的发射器，其中，所述音调发生器还包括光阀，所述光阀被配置为允许所述音调信号通过和阻挡所述音调信号。

12.根据权利要求11所述的发射器，其中，所述光阀包括以下中的任何一个：可变光衰减器；波长选择开关；波长阻挡器；以及波段阻挡器。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的发射器，其中，所述预定频谱变化包括所述光信号的光功率中关于频率、时间和偏振中的任何一个或多个的预定变化，并且其中，所述发生器包括发射器数字信号处理器Tx DSP，所述发射器数字信号处理器被配置为驱动光调制器生成包括所述预定频谱变化的所述光信号。

14.一种用于通过光通信系统的光纤链路接收信令信息的接收器，所述接收器包括：

检测器，所述检测器被配置为检测通过所述光纤链路接收的光信号中的预定频谱变化，所述检测器还被配置为根据检测结果生成检测信号，所述检测信号包括用于指示已经检测到所述预定频谱变化的第一状态和用于指示未检测到所述预定频谱变化的第二状态；所述检测器独立于接收器数字信号处理器，所述接收器数字信号处理器被配置为解调调制在所述光信号上的数据；

控制器，所述控制器被配置为根据所述检测信号的状态控制所述接收器的至少一部分的电源状态。

15.根据权利要求14所述的接收器，其中，所述检测器包括：

混频器，所述混频器被配置为将光电探测器信号与具有预定频率的振荡器信号混合以生成组合信号，所述光电探测器信号对应于通过所述光纤链路发送的光信号；

滤波器，所述滤波器被配置为使用具有对应于音调信号的通频带的滤波器特性来对所述组合信号进行滤波，以生成滤波信号；以及

比较器，所述比较器被配置为将经滤波信号与预定阈值进行比较，并且基于比较结果生成检测信号。

16.根据权利要求14或15所述的接收器，其中，所述控制器被配置为通过维持所述接收器的操作的断电状态来响应所述第一状态，并且通过维持所述接收器的通电状态来响应所述第二状态。

17.根据权利要求16所述的接收器，还包括数字信号处理器和前向纠错解码器，其中，所述控制器被配置为通过关闭所述数字信号处理器或前向纠错解码器的一个或多个电路来维持所述接收器的操作的断电状态。

18.根据权利要求16所述的接收器，还包括数字信号处理器和前向纠错解码器，其中，所述接收器被配置为通过重新激活所述数字信号处理器或前向纠错解码器的一个或多个电路来维持所述接收器的所述通电状态。

19.一种用于光通信系统的收发器，所述收发器包括：

发生器，所述发生器被配置为对通过所述光通信系统的光纤链路发送的光信号施加预定频谱变化，只有当不存在要经由所述光信号发送的用户数据时，所述预定频谱变化被施加在所述光信号上；以及

检测器，所述检测器被配置为检测通过所述光纤链路接收的所述光信号中的所述预定频谱变化，并且所述检测器还被配置为根据检测结果生成检测信号，所述检测信号包括用于指示已经检测到所述预定频谱变化的第一状态和用于指示未检测到所述预定频谱变化的第二状态；其中，所述检测器被配置为独立于接收器操作，所述接收器被配置为接收调制在通过所述光纤链路接收的所述光信号上的数据；

控制器，所述控制器被配置为根据所述检测信号的状态控制所述接收器的至少一部分的电源状态。

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