CN111064525A - 一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统及其运行方法 - Google Patents

一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统及其运行方法 Download PDF

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CN111064525A CN201911362380.2A CN201911362380A CN111064525A CN 111064525 A CN111064525 A CN 111064525A CN 201911362380 A CN201911362380 A CN 201911362380A CN 111064525 A CN111064525 A CN 111064525A
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Abstract

本发明涉及一种基于有线‑无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统及其运行方法，包括两个光模块，每个光模块包括光外差收发模块、自适应偏振解复用模块及电信号处理模块，光外差收发模块包括光发射模块及光接收模块；光发射模块产生的携带信息的光信号及本振信号；自适应偏振解复用模块对携带信息的光信号及本振信号的进行偏振解复用的均衡；光接收模块用于对接收到的光信号进行解复用和解调；电信号处理模块用于对恢复的电信号在传输过程中产生的损伤进行恢复和补偿，还通过训练序列估计出的光纤的传输矩阵。本发明极大的提高了传统的调制技术的比特速率和频谱效率，适用于对速度要求高的数据中心数据传输。

Description

一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输 系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统及其运行方法，属于信息传输技术领域。
背景技术
目前，互联网应用的不断发展带来了互联网用户和网络流量的迅速增长，这一趋势的主要推动力来源于一些新兴应用的发展，如云计算、大数据、视频会议等。这些新的应用带来带宽及计算资源的需求，并且不断催生了大量大型数据中心的建设和升级。
根据思科发布的思科公司发布了第七个年度全球云指数白皮书(全球云指数：趋势预测与研究方法2016-2021)指出，到在云应用激增的推动下，数据中心流量正在快速增长，该研究预测，到2021年全球云数据中心流量将达到每年19.5ZB。
考虑到数据中心内部互联的链路长度以及互联成本问题，目前数据中心内部的传输系统，大多采用的是强度调制-直接检测的光传输方式，存在传输速度受限、频谱效率低、布线复杂、维护困难、相干传输由于成本高无法用于数据中心内部的现状，随着海量传输数据的需求，数据中心传输容量的要求也越来越大。为了满足数据中心内部互联的数据传输需求，必须采用多维度复用和高阶的调制方式技术以及相对应的相干检测技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统；
本发明还提供了上述基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统的运行方法；
本发明以高阶调制和偏振复用的方式提高传输容量，以采用低成本的光器件以及电信号处理损伤补偿技术等实现数据的传输。同时，基于有线-无线融合的光传输系统可以克服数据中心机房中布线复杂，不利于维护和管理的劣势。解决了当前数据中心内部传输速度受限、频谱效率低、布线复杂、维护困难、相干传输由于成本高无法用于数据中心内部的现状。
术语解释：
1、正交幅度调制，英文名称Quadrature amplitude modulation，简称QAM，是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。
2、偏振复用，英文名字Polarization multiplex，简称PM，是利用不同偏振态携带信息进行光通信的一种复用方式。
3、铌酸锂，英文名称是Lithium niobate，简称LN，属三方晶系，钛铁矿型(畸变钙钛矿型)结构，无色固体，具有钙钛矿型结构。
本发明的技术方案为：
一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统，用于数据中心内部两个光模块之间的互连，包括两个光模块，每个光模块包括光外差收发模块、自适应偏振解复用模块及电信号处理模块，光外差收发模块包括光发射模块及光接收模块；
所述光发射模块通过第一环形器、全双工光纤、第二环形器连接相邻的所述光模块，所述光发射模块还通过所述第一环形器连接所述自适应偏振解复用模块，所述自适应偏振解复用模块、光接收模块、电信号处理模块依次循环连接；传输部分通过采用环形器和全双工光纤，使得光信号可以在光纤中互传不影响，降低了布线复杂度和系统构建成本。
所述光发射模块用于产生携带信息的光信号并发送至另一光模块的自适应偏振解复用模块，与此同时，所述光发射模块还产生本振信号并发送至本光模块的自适应偏振解复用模块；信息是指，例如，两个人打电话的时候，说的话就是信息；
所述自适应偏振解复用模块接收到另一光模块发送的产生的携带信息的光信号，以及本光模块中光发射模块产生的本振信号，对携带信息的光信号及本振信号的进行偏振解复用的均衡，并将处理后的光信号发送至所述光接收模块；
所述光接收模块用于对接收到的光信号进行解复用和解调；
所述电信号处理模块用于对恢复的电信号在传输过程中产生的损伤进行恢复和补偿，还通过训练序列估计出的光纤的传输矩阵。电信号处理模块只需要完成相位噪声补偿和恢复，以及训练序列的相关计算，无需本振光信号同步、偏振解复用补偿和色散补偿处理。
根据本发明优选的，所述自适应偏振解复用模块包括一个偏振分束器、两组移相器和三个3dB耦合器；
接收的携带信息的光信号及本振信号先经过所述偏振分束器，分成X偏振光信号和Y偏振光信号，X偏振光信号和Y偏振光信号分别通过所述3dB耦合器的两个输入端口输入所述相移器，经过两组所述相移器完成偏振解复用，两组相移器的相移量是电信号处理模块通过训练序列估计出的光纤的传输矩阵，再求出光纤的传输矩阵的逆矩阵以及矩阵各个元素所对应两组相移器的相移值，基于铌酸锂电光效应改变两组移相器的相位值，实现自适应偏振解复用。
根据本发明优选的，所述光发射模块包括光源、调制器；所述光源发出的光信号一部分经过所述调制器进行偏振复用、正交幅度调制后产生携带信息的光信号，另一部分直接作为本振信号。
进一步优选的，所述调制器为马赫增德尔调制器。
根据本发明优选的，所述光接收模块包括相干解调模块及光电探测器，所述光电探测器将接收到的光信号转换成电信号，所述相干解调模块对转换后的电信号进行相干解调。
根据本发明优选的，光转换后的电信号通过有线在空间中传输或作为毫米波通过天线在空间中传输。
基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统的运行方法，包括步骤如下：
(1)所述光发射模块产生携带信息的光信号及本振信号；携带信息的光信号通过第一环形器、全双工光纤、第二环形器传输到另一光模块中的所述自适应偏振解复用模块，本振信号通过第一环形器传输至本光模块的所述自适应偏振解复用模块；
(2)所述自适应偏振解复用模块接收到另一光模块发送的产生的携带信息的光信号，以及本光模块中光发射模块产生的本振信号，对携带信息的光信号及本振信号的进行偏振解复用的均衡，并将处理后的光信号发送至所述光接收模块；
(3)步骤(2)处理后的光信号进入所述光接收模块，所述光接收模块对光信号进行解复用和解调；
(4)步骤(3)处理后的恢复的电信号进入所述电信号处理模块，所述电信号处理模块对恢复的电信号在传输过程中产生的损伤进行恢复和补偿。
根据本发明优选的，所述步骤(2)中，所述自适应偏振解复用模块进行偏振解复用的均衡，包括步骤如下：
偏振分束器包括两个相邻的波导，基于耦合模理论，充分利用铌酸锂的高双折射特性，输入光信号的TE、TM模式能够从不同的输出端口输出，实现偏振态的分离。偏振分束器利用铌酸锂晶体的高双折射效应和高电光系数，基于紧凑的铌酸锂薄膜纯波导结构实现。包括电场方向分别作用于TE和TM模式的两段直波导组成的相位控制器，用于实现电压控制的TE、TM模式相位控制，以及实现偏振解复用器功能的波导结构马赫-曾德尔干涉仪。
A、在光发射模块的信源采用65536bit的伪随机序列，经过串并转换后，在X偏振光信号和Y偏振光信号中各加入长度为32768bit的伪随机序列，并且每间隔16bit数据序列插入2bit的训练序列，训练序列是指二进制序列，训练序列的段开销为6.25％；
所述调制器输出的光场Ei,x和Ei,y，与经过全双工光纤传播后输入到所述自适应偏振解复用模块的光场Eo,x和Eo,y之间满足如下关系，如式(Ⅰ)所示：
Figure BDA0002337522150000041
式(Ⅰ)中，TFiber是指光传输矩阵；
B、通过合理设置训练序列的开销，估计出全双工光纤的传输矩阵，如式(Ⅱ)所示：
Figure BDA0002337522150000042
式(Ⅱ)中，j＝1...M，M是指所传输的N个比特数据流中需要估计出M个传输矩阵，也就是每间隔N/M估计；TFiber_average(j)是指对M个训练序列所估计的光纤偏振单位变换矩阵取平均值；TFiber(i)是指全双工光纤的传输矩阵；L是指N/M，是指M个平均传输矩阵的每一个都是通过L位数据流估计出来的；i是指在L位数据流中的每一位具体的数据流的值；
C、自适应偏振解复用模块的传输矩阵是指所设计的两个移相器加耦合器的原理模型的数学表达式。求取自适应偏振解复用模块的传输矩阵，自适应偏振解复用模块的传输矩阵是全双工光纤的传输矩阵的逆矩阵；自适应偏振解复用模块的传输矩阵TController的求取公式如式(III)所示：也称为构造矩阵，是用来指导所设计移相器产生相位值，去补偿偏振在光纤中旋转所造成的损伤。
Figure BDA0002337522150000043
所述自适应偏振解复用模块的传输矩阵的各个元素表示如式(Ⅳ)、式(Ⅴ)、式(Ⅵ)、式(Ⅶ)所示：
T11＝cos(φ1+φ0)cosθ+j sin(φ1+φ0)cosθ (Ⅳ)
T12＝sin(φ1-φ0)sinθ-j cos(φ1-φ0)sinθ (Ⅴ)
T21＝-sin(φ1-φ0)sinθ-j cos(φ1-φ0)sinθ (Ⅵ)
T22＝cos(φ1+φ0)cosθ-j sin(φ1+φ0)cosθ (Ⅶ)
式(Ⅳ)、式(Ⅴ)、式(Ⅵ)、式(Ⅶ)中，T11、T12、T21、T22是指移相器和3dB耦合器所产生的总四元的自适应偏振解复用模块的传输矩阵中的四个元素；φ1是指两组移相器中第一组移相器产生的相移值，φ0是指两组移相器中第二组移相器产生的相移值，θ是指3dB耦合器的传输矩阵；
D、为了得到用来近似全双工光纤的传输矩阵传输矩阵的逆矩阵，控制自适应偏振解复用模块的相位信息，利用实际测量出的光纤传输矩阵中各元素与式(III)中自适应偏振解复用模块的传输矩阵的各元素的欧式距离，累加求和，确定自适应偏振解复用模块中各个移相器的角度，如式(Ⅷ)所示：
Figure BDA0002337522150000051
式(Ⅷ)中，sqrt{}是指开平方运算，Tf11是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T11值，Tf12是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T12值，Tf21是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T21值，Tf22是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T22值；各角度的取值范围如下：-3.14rad≤φ1≤0rad，0rad≤φ0≤3.14rad，-3.14rad≤θ≤0rad。
电信号处理模块计算得出的全双工光纤的传输矩阵，根据全双工光纤的传输矩阵产生对应的电压，施加到移相器上，改变相移值，从而实现偏振解复用。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中，所述光源发出的光信号一部分经过所述调制器进行偏振复用、正交幅度调制后产生携带信息的光信号，另一部分直接作为本振信号。
光源除了作为光载波对发射信号进行高阶调制外，同时作为接收光信号的本振光源，与接收光信号外差接收恢复出接收信号。
进一步优选的，所述步骤(1)中，所述光源发出的光信号一部分经过所述调制器进行偏振复用、16-QAM调制后产生携带信息的光信号。
本发明的有益效果为：
1、本发明基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统中的光外差收发模块采用偏振复用的复用方式和16-QAM的调制方式，极大的提高了传统的调制技术的比特速率和频谱效率，比特速率高达200Gbps，由于本系统采用了更高阶的调试方式，频谱效率自然是更高的，适用于对速度要求高的数据中心数据传输。
2、本发明基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统中的光外差收发模块采用外差检测，实现了在相位和偏振态上携带信息的相干光的光电检测，同时相干检测极大地提高了传输系统的灵敏度。外差检测不必要考虑本振光的频率和相位匹配，结构简单容易实现。
3、本发明基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统中的自适应偏振解复用模块通过添加训练序列的方式实现偏振均衡的控制，在光域上控制移相器实现偏振均衡，省略了电域上的信号处理的偏振解复用均衡。
4、本发明基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统中的简化的电信号处理模块只需要完成相位噪声补偿和恢复以及训练序列的相关计算，无需本振光信号同步、偏振解复用补偿和色散补偿处理，降低了电域上电信号处理的复杂度，使得对电信号处理芯片的性能降低。
5、本发明基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统采用有线-无线融合的方式，光模块既可以采用有线的方式传输信号，也可以通过天线发射毫米波信号进行本地无线覆盖。充分利用无线绕射能力强、覆盖范围广的优点，能降低有线传输的成本，更适于近距离传输。
6、本发明基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统通过环形器和全双工光纤进行模块之间的互联，实现光信号的互传，这简化了整个系统的结构，降低了结构成本，有利于后期维护。
附图说明
图1为本发明基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统的结构示意图；
图2为本发明光外差收发模块的结构示意图；
图3为本发明自适应偏振解复用模块的结构示意图；
图4为本发明电信号处理模块的结构图；
图5为本发明偏振分束器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。
实施例1
一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统，如图1所示，用于数据中心内部两个光模块(光模块0和光模块1)之间的互连，包括两个光模块，每个光模块包括光外差收发模块、自适应偏振解复用模块及电信号处理模块，光外差收发模块包括光发射模块及光接收模块；
光发射模块通过第一环形器、全双工光纤、第二环形器连接相邻的光模块，光发射模块还通过第一环形器连接自适应偏振解复用模块，自适应偏振解复用模块、光接收模块、电信号处理模块依次循环连接；传输部分通过采用环形器和全双工光纤，使得光信号可以在光纤中互传不影响，降低了布线复杂度和系统构建成本。
光发射模块用于产生携带信息的光信号并发送至另一光模块的自适应偏振解复用模块，与此同时，光发射模块还产生本振信号并发送至本光模块的自适应偏振解复用模块；信息是指，例如，两个人打电话的时候，说的话的内容就是信息；
自适应偏振解复用模块接收到另一光模块发送的产生的携带信息的光信号，以及本光模块中光发射模块产生的本振信号，对携带信息的光信号及本振信号的进行偏振解复用的均衡，并将处理后的光信号发送至光接收模块；
光接收模块用于对接收到的光信号进行解复用和解调；
电信号处理模块用于对恢复的电信号在传输过程中产生的损伤进行恢复和补偿，还通过训练序列估计出的光纤的传输矩阵。如图4所示，电信号处理模块只需要完成相位噪声补偿和恢复，以及训练序列的相关计算，无需本振光信号同步、偏振解复用补偿和色散补偿处理。
整个用于数据中心内部互连的光传输系统可以在距离为16km的光纤内实现单波长200Gbps的传输。
实施例2
根据实施例1所述的一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统，其区别在于：光发射模块包括光源、调制器；光源发出的光信号一部分经过调制器进行偏振复用、正交幅度调制后产生携带信息的光信号，另一部分直接作为本振信号。调制器为马赫增德尔调制器。采用偏振复用的复用方式和正交幅度调制(16-QAM)的调制方式调制信息。
光源除了作为光载波对发射信号进行高阶调制外，同时作为接收信号的本振信号，与接收光信号外差接收恢复出接收信号；两个光源的中心波长分别为1310nm和1309.77nm，模块可以利用光外差产生40GHz的中频信号，作为毫米波接入信号，实现本地的无线覆盖，如图2所示。
光接收模块包括相干解调模块及光电探测器，光电探测器将接收到的光信号转换成电信号，相干解调模块对转换后的电信号进行相干解调。
实施例3
根据实施例1所述的一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统，其区别在于：如图3所示，自适应偏振解复用模块包括一个偏振分束器、两组移相器和三个3dB耦合器；
接收的携带信息的光信号及本振信号先经过偏振分束器，如图5所示，分成X偏振光信号和Y偏振光信号，X偏振光信号和Y偏振光信号分别通过所述3dB耦合器的两个输入端口输入所述相移器，经过两组所述相移器完成偏振解复用，两组相移器的相移量是电信号处理模块通过训练序列估计出的光纤的传输矩阵，再求出光纤的传输矩阵的逆矩阵以及矩阵各个元素所对应两组相移器的相移值，基于铌酸锂电光效应改变两组移相器的相位值，实现自适应偏振解复用。
光转换后的电信号通过有线在空间中传输或作为毫米波通过天线在空间中传输。
实施例4
实施例1-3任一所述基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统的运行方法，包括步骤如下：
(1)所述光发射模块产生携带信息的光信号及本振信号；携带信息的光信号通过第一环形器、全双工光纤、第二环形器传输到另一光模块中的所述自适应偏振解复用模块，本振信号通过第一环形器传输至本光模块的所述自适应偏振解复用模块；
(2)自适应偏振解复用模块接收到另一光模块发送的产生的携带信息的光信号，以及本光模块中光发射模块产生的本振信号，对携带信息的光信号及本振信号的进行偏振解复用的均衡，并将处理后的光信号发送至光接收模块；
(3)步骤(2)处理后的光信号进入光接收模块，光接收模块对光信号进行解复用和解调；
(4)步骤(3)处理后的恢复的电信号进入电信号处理模块，电信号处理模块对恢复的电信号在传输过程中产生的损伤进行恢复和补偿。
步骤(2)中，自适应偏振解复用模块进行偏振解复用的均衡，包括步骤如下：
偏振分束器包括两个相邻的波导，基于耦合模理论，充分利用铌酸锂的高双折射特性，输入光信号的TE、TM模式能够从不同的输出端口输出，实现偏振态的分离。偏振分束器利用铌酸锂晶体的高双折射效应和高电光系数，基于紧凑的铌酸锂薄膜纯波导结构实现。包括电场方向分别作用于TE和TM模式的两段直波导组成的相位控制器，用于实现电压控制的TE、TM模式相位控制，以及实现偏振解复用器功能的波导结构马赫-曾德尔干涉仪。
A、在光发射模块的信源采用65536bit的伪随机序列，经过串并转换后，在X偏振光信号和Y偏振光信号中各加入长度为32768bit的伪随机序列，并且每间隔16bit数据序列插入2bit的训练序列，训练序列是指二进制序列，训练序列的段开销为6.25％；
调制器输出的光场Ei,x和Ei,y，与经过全双工光纤传播后输入到所述自适应偏振解复用模块的光场Eo,x和Eo,y之间满足如下关系，如式(Ⅰ)所示：
Figure BDA0002337522150000081
式(Ⅰ)中，TFiber是指光传输矩阵；
B、通过合理设置训练序列的开销，估计出全双工光纤的传输矩阵，如式(Ⅱ)所示：
Figure BDA0002337522150000082
式(Ⅱ)中，j＝1...M，M是指所传输的N个比特数据流中需要估计出M个传输矩阵，也就是每间隔N/M估计；TFiber_average(j)是指对M个训练序列所估计的光纤偏振单位变换矩阵取平均值；TFiber(i)是指全双工光纤的传输矩阵；L是指N/M，是指M个平均传输矩阵的每一个都是通过L位数据流估计出来的；i是指在L位数据流中的每一位具体的数据流的值；
C、自适应偏振解复用模块的传输矩阵是指所设计的两个移相器加耦合器的原理模型的数学表达式。求取自适应偏振解复用模块的传输矩阵，自适应偏振解复用模块的传输矩阵是全双工光纤的传输矩阵的逆矩阵；自适应偏振解复用模块的传输矩阵TController的求取公式如式(III)所示：也称为构造矩阵，是用来指导所设计移相器产生相位值，去补偿偏振在光纤中旋转所造成的损伤。
Figure BDA0002337522150000091
自适应偏振解复用模块的传输矩阵的各个元素表示如式(Ⅳ)、式(Ⅴ)、式(Ⅵ)、式(Ⅶ)所示：
T11＝cos(φ1+φ0)cosθ+j sin(φ1+φ0)cosθ (Ⅳ)
T12＝sin(φ1-φ0)sinθ-j cos(φ1-φ0)sinθ (Ⅴ)
T21＝-sin(φ1-φ0)sinθ-j cos(φ1-φ0)sinθ (Ⅵ)
T22＝cos(φ1+φ0)cosθ-j sin(φ1+φ0)cosθ (Ⅶ)
式(Ⅳ)、式(Ⅴ)、式(Ⅵ)、式(Ⅶ)中，T11、T12、T21、T22是指移相器和3dB耦合器所产生的总四元的自适应偏振解复用模块的传输矩阵中的四个元素；φ1是指两组移相器中第一组移相器产生的相移值，φ0是指两组移相器中第二组移相器产生的相移值，θ是指3dB耦合器的传输矩阵；
D、为了得到用来近似全双工光纤的传输矩阵传输矩阵的逆矩阵，控制自适应偏振解复用模块的相位信息，利用实际测量出的光纤传输矩阵中各元素与式(III)中自适应偏振解复用模块的传输矩阵的各元素的欧式距离，累加求和，确定自适应偏振解复用模块中各个移相器的角度，如式(Ⅷ)所示：
Figure BDA0002337522150000092
式(Ⅷ)中，sqrt{}是指开平方运算，Tf11是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T11值，Tf12是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T12值，Tf21是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T21值，Tf22是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T22值；各角度的取值范围如下：-3.14rad≤φ1≤0rad，0rad≤φ0≤3.14rad，-3.14rad≤θ≤0rad。
电信号处理模块计算得出的全双工光纤的传输矩阵，根据全双工光纤的传输矩阵产生对应的电压，施加到移相器上，改变相移值，从而实现偏振解复用。
步骤(1)中，光源发出的光信号一部分经过调制器进行偏振复用、正交幅度调制后产生携带信息的光信号，另一部分直接作为本振信号。光源除了作为光载波对发射信号进行高阶调制外，同时作为接收光信号的本振光源，与接收光信号外差接收恢复出接收信号。
步骤(1)中，光源发出的光信号一部分经过调制器进行偏振复用、16-QAM调制后产生携带信息的光信号。

Claims (10)

1.一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统，其特征在于，用于数据中心内部两个光模块之间的互连，包括两个光模块，每个光模块包括光外差收发模块、自适应偏振解复用模块及电信号处理模块，光外差收发模块包括光发射模块及光接收模块；
所述光发射模块通过第一环形器、全双工光纤、第二环形器连接相邻的所述光模块，所述光发射模块还通过所述第一环形器连接所述自适应偏振解复用模块，所述自适应偏振解复用模块、光接收模块、电信号处理模块依次循环连接；
所述光发射模块用于产生携带信息的光信号并发送至另一光模块的自适应偏振解复用模块，与此同时，所述光发射模块还产生本振信号并发送至本光模块的自适应偏振解复用模块；
所述自适应偏振解复用模块接收到另一光模块发送的产生的携带信息的光信号，以及本光模块中光发射模块产生的本振信号，对携带信息的光信号及本振信号的进行偏振解复用的均衡，并将处理后的光信号发送至所述光接收模块；
所述光接收模块用于对接收到的光信号进行解复用和解调；
所述电信号处理模块用于对恢复的电信号在传输过程中产生的损伤进行恢复和补偿，还通过训练序列估计出的光纤的传输矩阵。
2.根据权利要求1所述的一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统，其特征在于，所述自适应偏振解复用模块包括一个偏振分束器、两组移相器和三个3dB耦合器；
接收的携带信息的光信号及本振信号先经过所述偏振分束器，分成X偏振光信号和Y偏振光信号，X偏振光信号和Y偏振光信号分别通过所述3dB耦合器的两个输入端口输入所述相移器，经过两组所述相移器完成偏振解复用，两组相移器的相移量是电信号处理模块通过训练序列估计出的光纤的传输矩阵，再求出光纤的传输矩阵的逆矩阵以及矩阵各个元素所对应两组相移器的相移值，基于铌酸锂电光效应改变两组移相器的相位值，实现自适应偏振解复用。
3.根据权利要求2所述的一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统，其特征在于，所述光发射模块包括光源、调制器；所述光源发出的光信号一部分经过所述调制器进行偏振复用、正交幅度调制后产生携带信息的光信号，另一部分直接作为本振信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统，其特征在于，所述调制器为马赫增德尔调制器。
5.根据权利要求1所述的一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统，其特征在于，所述光接收模块包括相干解调模块及光电探测器，所述光电探测器将接收到的光信号转换成电信号，所述相干解调模块对转换后的电信号进行相干解调。
6.根据权利要求1所述的一种基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统，其特征在于，光转换后的电信号通过有线在空间中传输或作为毫米波通过天线在空间中传输。
7.权利要求3所述的基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统的运行方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)所述光发射模块产生携带信息的光信号及本振信号；携带信息的光信号通过第一环形器、全双工光纤、第二环形器传输到另一光模块中的所述自适应偏振解复用模块，本振信号通过第一环形器传输至本光模块的所述自适应偏振解复用模块；
(2)所述自适应偏振解复用模块接收到另一光模块发送的产生的携带信息的光信号，以及本光模块中光发射模块产生的本振信号，对携带信息的光信号及本振信号的进行偏振解复用的均衡，并将处理后的光信号发送至所述光接收模块；
(3)步骤(2)处理后的光信号进入所述光接收模块，所述光接收模块对光信号进行解复用和解调；
(4)步骤(3)处理后的恢复的电信号进入所述电信号处理模块，所述电信号处理模块对恢复的电信号在传输过程中产生的损伤进行恢复和补偿。
8.根据权利要求7所述的基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统的运行方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述自适应偏振解复用模块进行偏振解复用的均衡，包括步骤如下：
A、在光发射模块的信源采用65536bit的伪随机序列，经过串并转换后，在X偏振光信号和Y偏振光信号中各加入长度为32768bit的伪随机序列，并且每间隔16bit数据序列插入2bit的训练序列，训练序列是指二进制序列，训练序列的段开销为6.25％；
所述调制器输出的光场Ei,x和Ei,y，与经过全双工光纤传播后输入到所述自适应偏振解复用模块的光场Eo,x和Eo,y之间满足如下关系，如式(Ⅰ)所示：
Figure FDA0002337522140000021
式(Ⅰ)中，TFiber是指光传输矩阵；
B、通过合理设置训练序列的开销，估计出全双工光纤的传输矩阵，如式(Ⅱ)所示：
Figure FDA0002337522140000031
式(Ⅱ)中，j＝1...M，M是指所传输的N个比特数据流中需要估计出M个传输矩阵，也就是每间隔N/M估计；TFiber_average(j)是指对M个训练序列所估计的光纤偏振单位变换矩阵取平均值；TFiber(i)是指全双工光纤的传输矩阵；L是指N/M，是指M个平均传输矩阵的每一个都是通过L位数据流估计出来的；i是指在L位数据流中的每一位具体的数据流的值；
C、求取自适应偏振解复用模块的传输矩阵，自适应偏振解复用模块的传输矩阵是全双工光纤的传输矩阵的逆矩阵；自适应偏振解复用模块的传输矩阵TController的求取公式如式(III)所示：
Figure FDA0002337522140000032
所述自适应偏振解复用模块的传输矩阵的各个元素表示如式(Ⅳ)、式(Ⅴ)、式(Ⅵ)、式(Ⅶ)所示：
T11＝cos(φ1+φ0)cosθ+j sin(φ1+φ0)cosθ (Ⅳ)
T12＝sin(φ1-φ0)sinθ-j cos(φ1-φ0)sinθ (Ⅴ)
T21＝-sin(φ1-φ0)sinθ-j cos(φ1-φ0)sinθ (Ⅵ)
T22＝cos(φ1+φ0)cosθ-j sin(φ1+φ0)cosθ (Ⅶ)
式(Ⅳ)、式(Ⅴ)、式(Ⅵ)、式(Ⅶ)中，T11、T12、T21、T22是指移相器和3dB耦合器所产生的总四元的自适应偏振解复用模块的传输矩阵中的四个元素；φ1是指两组移相器中第一组移相器产生的相移值，φ0是指两组移相器中第二组移相器产生的相移值，θ是指3dB耦合器的传输矩阵；
D、利用实际测量出的光纤传输矩阵中各元素与式(III)中自适应偏振解复用模块的传输矩阵的各元素的欧式距离，累加求和，确定自适应偏振解复用模块中各个移相器的角度，如式(Ⅷ)所示：
Figure FDA0002337522140000033
式(Ⅷ)中，sqrt{}是指开平方运算，Tf11是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T11值，Tf12是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T12值，Tf21是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T21值，Tf22是指实际测量出的光纤传输矩阵中的T22值；各角度的取值范围如下：-3.14rad≤φ1≤0rad，0rad≤φ0≤3.14rad，-3.14rad≤θ≤0rad。
9.根据权利要求7或8所述的基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统的运行方法，所述步骤(1)中，所述光源发出的光信号一部分经过所述调制器进行偏振复用、正交幅度调制后产生携带信息的光信号，另一部分直接作为本振信号。
10.根据权利要求9所述的基于有线-无线融合的用于数据中心内部互连的光传输系统的运行方法，所述步骤(1)中，所述光源发出的光信号一部分经过所述调制器进行偏振复用、16-QAM调制后产生携带信息的光信号。
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