CN111600657B - 光信号发送与接收方法、设备、系统及数据中心网络 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种光信号发送和接收方法、设备、系统及数据中心网络。在本申请实施例中，在双向传输相干光探测系统上，将偏振模块置于发送端和接收端，在光域上对信号光和本振光进行偏振控制，可省去接收端数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低数字相干光通信系统中接收端的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

Description

光信号发送与接收方法、设备、系统及数据中心网络

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光信号发送与接收方法、设备、系统及数据中心网络。

背景技术

光通信技术由于具有传输速率快、传输容量大等优势，广泛被应用到数据中心等场景中。随着传输速率的不断提升，对光通信系统的光频谱效率和探测灵敏度要求越来越高，而数字相干传输技术可以很好地解决这些问题。

但是，现有采用数字相干传输技术的光通信系统，其功耗和成本较高，这限制了数字相干传输技术在数据中心场景中的应用。

发明内容

本申请的多个方面提供一种光信号发送与接收方法、设备、系统及数据中心网络，用以节约光通信系统的功耗。

本申请实施例提供一种节点设备，包括：调制器、第一光环形器和偏振模块；

所述调制器用于将待传输信号调制到第一信号光，并经所述第一光环形器将所述第一信号光输出至所述偏振模块；

所述偏振模块用于调整所述第一信号光的偏振态，并经第一光传输线路将调整后的第一信号光传输至对端节点设备，以供所述对端节点设备根据第一本振光对所述第一信号光进行相干解调；

所述偏振模块，还用于调整所述对端节点设备经所述第一光传输线路传输来的第二本振光，并根据所述第二本振光的光功率调整工作状态。

本申请实施例还提供一种节点设备，包括：偏振模块、光环形器和相干解调模块；

所述光环形器，用于接收对端节点设备经第一光传输线路传输来的第一信号光，并将所述第一信号光送入所述相干解调模块；

所述偏振模块，用于调整所述对端节点设备经第二光传输线路传输来的第一本振光的偏振态，并将调整后的第一本振光输出至所述相干解调模块；

所述相干解调模块，用于根据所述调整后的第一本振光对所述第一信号光进行相干解调；

所述第一信号光的偏振态是所述对端节点设备根据从第一光传输线路上接收到的来自所述节点设备的第二本振光的光功率调整得到的。

本申请实施例还提供一种光信号发送方法，适用于节点设备，所述方法包括：

将待传输信号调制到第一信号光；

根据对端节点设备经第一光传输线路上传输来的第二本振光的光功率，调整所述第一信号光的偏振态；

经所述第一光传输线路将调整后的第一信号光传输至所述对端节点设备，以供所述对端节点设备根据第一本振光对所述第一信号光进行相干解调。

本申请实施例还提供一种光信号接收方法，适用于节点设备，其特征在于，所述方法包括：

接收对端节点设备经第一光传输线路传输来的第一信号光；

接收对端节点设备经第二光传输线路传输来的第一本振光；

调整所述第一本振光的偏振态；

根据调整后的第一本振光对所述第一信号光进行相干解调；

其中，所述第一信号光的偏振态是所述对端节点设备根据从第一光传输线路上接收到的来自所述节点设备的第二本振光的光功率调整得到的。

本申请实施例还提供一种光通信系统，包括：至少两个节点设备；

每个节点设备均包括：调制器、第一光环形器、第二光环形器、偏振模块和相干解调模块；

每个节点设备均包括：调制器、第一光环形器、第二光环形器、偏振模块和相干解调模块；

所述调制器，用于将待传输信号调制到第一信号光，并经所述第一光环形器将所述第一信号光传输至所述偏振模块；

所述偏振模块，用于调整所述第一信号光的偏振态并经第一光传输线路将调整后的第一信号光传输至对端节点设备；

所述第二光环形器，用于经第二光传输线路将第一本振光传输至所述对端节点设备，以供所述对端节点设备调整所述第一本振光的偏振态，并对调整后的第一本振光和所述调整后的第一信号光进行相干解调；

所述偏振模块，还用于调整所述对端节点设备经所述第一光传输线路传输来的第二本振光的偏振态，将调整后的第二本振光送入所述相干解调模块，并根据所述第二本振光的光功率调整自身工作状态；

所述第二光环形器还用于：接收所述对端节点设备经所述第二光传输线路传输来的第二信号光，并将所述第二信号光送入所述相干解调模块；所述第二信号光的偏振态是所述对端节点设备根据所述第一本振光的光功率调整过的；

所述相干解调模块，用于对所述第二信号光和所述调整后的第二本振光进行相干解调。

本申请实施例还提供一种数据中心网络，包括：至少两台网络交换设备；其中，需要互联的任两台网络交换设备通过第一光传输线路和第二光传输线路进行光连接；每台网络交换设备包括：调制器、第一光环形器、第二光环形器、偏振模块和相干解调模块；

所述调制器，用于将待传输信号调制到第一信号光，并经所述第一光环形器将所述第一信号光传输至所述偏振模块；

所述偏振模块，用于调整所述第一信号光的偏振态，并经所述第一光传输线路将调整后的第一信号光传输至对端网络交换设备；

所述第二光环形器，用于经所述第二光传输线路将第一本振光传输至所述对端网络交换设备，以供所述对端网络交换设备调整所述第一本振光的偏振态，并对调整后的第一本振光和所述调整后的第一信号光进行相干解调；

所述偏振模块，还用于调整所述对端网络交换设备经所述第一光传输线路传输来的第二本振光的偏振态，将调整后的第二本振光送入所述相干解调模块，并根据所述第二本振光的光功率调整自身工作状态；

所述第二光环形器还用于：接收所述对端网络交换设备经所述第二光传输线路传输来的第二信号光，并将所述第二信号光送入所述相干解调模块；所述第二信号光的偏振态是所述对端网络交换设备根据所述第一本振光的光功率调整过的；

所述相干解调模块，用于对所述第二信号光和所述调整后的第二本振光进行相干解调。

在本申请实施例中，在双向传输相干光探测系统上，将偏振模块置于发送端和接收端，在光域上对信号光和本振光进行偏振控制，可省去接收端数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低数字相干光通信系统中接收端的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1a为本申请一示例性实施例提供的两种节点设备的结构示意图；

图1b为本申请一示例性实施例提供的另外两种节点设备的结构示意图；

图1c为本申请另一实施例提供的另外两种节点设备的结构示意图；

图1d为本申请实施例提供的一种均衡算法的流程示意图；

图1e为现有的均衡算法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种光信号发送方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光信号接收方法的流程示意图。

图4a为本申请实施例提供的一种数据信号中心的结构示意图；

图4b为本申请实施例提供的一种数据信号中心中的光通信系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

针对基于数字相干传输的光通信系统功耗较高的技术问题，本申请实施例提供一种解决方案，基本思路是：在双向传输相干光探测系统上，将偏振模块置于发送端，在光域上对信号光和本振光进行偏振控制，可省去接收端数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低数字相干光通信系统中接收端的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

应注意到：相同的标号在下面的实施例及附图中表示同一物体，因此，一旦某一物体在一个实施例及附图中被定义，则在随后的实施例及附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1a为本申请实施例提供的一种节点设备的结构示意图。如图1a所示，该节点设备S10包括：调制器11、第一光环形器(Optical circulator，OC)和偏振模块12。为了便于描述和区分，在下文中将第一光环形器简称为第一OC，且在各附图中，将第一OC标记为OC1。如图1a所示，第一OC的A端与调制器11光连接；其B端和C端与偏振模块12光连接。

在本实施例中，调制器11、OC1和偏振模块12相互配合，可实现信号光的发送。在信号光发送过程中，调制器11用于将待传输信号调制到第一信号光(Sig1)上，且第一信号光经第一OC(OC1)后进入偏振模块12，偏振模块12基于自身当前的工作状态调整第一信号光的偏振态。偏振模块12还接收对端节点设备S20从第一光传输线路(Fiber1)传输来的第二本振光(LO2)，并根据第二本振光(LO2)的光功率调整自身工作状态。

在本申请实施例中，对待传输信号的调制方式不进行限定。可选地，可以将待传输信号进行正交调制，而将待传输信号调制到第一信号光(Sig1)上。相应地，调制器11可以为同相正交调制器(In-phase quadrature modulator，IQM)。进一步，为了加快对待传输信号的调制速率，可采用双偏IQ(Dual-polarization In-phase quadrature modulator，DP-IQM)调制器。或者，调制器11可以为以IQ调制为基础实现的其他调制器，例如，调制器11可以为正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)调制器、双偏QPSK调制器等，但不限于此。

进一步，当待传输信号被调制器11调制到第一信号光上后，待传输信号而被调制成两路偏振态正交的信号。由于这两路信号偏振态正交，所以如果在第一信号光的偏振态不发生变化条件，则在第一信号光传输过程中，这两路信号不会发生相互作用，可被认为是两路相互独立的信号。但是，在实际应用中，如果不对第一信号光的偏振态进行控制，第一信号光的偏振态将发生变化，这就导致这两路信号偏振态不再正交。

进一步，为了上述两路信号保持偏振态正交，将调制器11输出的第一信号光经第一OC(OC1)输入偏振模块12。偏振模块12可调整第一信号光的偏振态，并将偏振态调整后的第一信号光经第一光传输线路(Fiber1)传输至对端节点设备S20，以供对端节点设备S20根据第一本振光对第一信号光进行相干解调。其中，偏振模块12接收对端节点设备S20经第一光传输线路(Fiber1)传输来的第二本振光，并根据第二本振光的光功率调整自身工作状态。第一光传输线路可以传输第一信号光，也可以传输第二本振光。为便于描述和区分，在本申请实施例中，将从本节点设备发往对端节点设备的信号光称为第一信号光，将从本节点设备发往对端节点设备的本振光称为第一本振光；将从对端节点设备发往本节点设备的信号光称为第二信号光(Sig2)，将从对端节点设备发往本节点设备的本振光称为第二本振光(LO2)。

由于第二本振光携带有第一光传输线路(Fiber1)的随机双折射信息，因此，根据第二本振光的光功率调整偏振模块12的工作状态，使得偏振模块12可以预先补偿第一光传输线路(Fiber1)带来的双折射，进而使得第一信号光在经过第一光传输线路(Fiber1)传输后，第一信号光中的两路信号仍然保持偏振正交。

相应地，对端节点设备S20也设置有偏振模块21。关于对端节点设备S20的实现结构可参见后续对图1a所示的节点设备S20的相关描述，在此暂时不做详述。对端节点设备S20中的偏振模块21用于接收第一本振光，并调整第一本振光的偏振态，使得第一本振光被调整为线偏振光。由于第一信号光中的待传输信号为偏振正交的两路独立的信号，第一本振光为线偏振光，进而，当对端节点设备S20根据第一偏振光被调整成的线偏振光和第一信号光进行相干解调时，无需再对第一信号光和第一本振光进行解偏处理，从而可简化对端节点设备S20解调算法的复杂度，有助于降低对端节点设备S20的数字芯片的功耗，进而有助于降低光通信系统的功耗。对于对端节点设备S20对第一本振光和第一信号光进行相干解调的具体过程，在后续实施例中会展开描述，在此暂不赘述。

本实施例提供的节点设备，作为发送端节点，在信号光发送路增设偏振模块，用于根据接收到的本振光的光功率调整工作状态，进而补偿信号光的光传输线路的双折射，使信号光到达接收端时其中两路信号仍可保持偏振态正交；对于发送节点的本振光，接收节点可将其调整为线偏振光。这样，在光域上实现了对信号光和本振光的偏振控制，当接收节点对信号光和信号光对应的本振光进行相干解调时，可省去数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低接收节点的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

值得说明的是，在本申请实施例中，第一本振光与未加载待传输信号前的第一信号光的频率相同，即第一本振光与进入调制器11之前的第一信号光的频率相同。例如，第一本振光可以与未加载待传输信号前的第一信号光同源，即第一本振光与进入调制器11之前的第一信号光由同一激光光源发出。又例如，第一本振光也可以由进入调制器11之前的第一信号光的频率相同的其他激光光源发出。其中，激光光源可集成在节点设备S10内部，也可作为节点设备S10的外接部件。

进一步，如图1b所示，当第一本振光与未加载待传输信号前的第一信号光由同一激光光源发出，且激光光源集成在节点设备内部时，节点设备S10还包括：激光光源(Laser1)和光耦合器C1。其中，光耦合器C1将激光光源(Laser1)发出的光分成第一信号光(未加载待传输信号前)和第一本振光。

进一步，可选地，如图1b所示，节点设备S10还包括：第二OC(OC2)。其中，第一信号光(未加载待传输信号前)由光耦合器C1输出至调制器11，第一本振光由光耦合器C1输出至第二OC。第二OC(OC2)将第一本振光经第二光传输线路(Fiber2)传输至对端节点设备S20。

在本申请实施例中，偏振模块12可采用多种实现方式来实现。可选地，如图1b所示，偏振模块12可包括：偏振控制器(Polarization controller，PC)和偏振反馈模块12a。为了便于描述和区分，在图1b和下述实施例中将PC标记为PC1。

其中，PC1与第一OC(OC1)光连接，用于接收第一信号光，并调整第一信号光的偏振态后输出至第一光传输线路(Fiber1)。进一步，PC1还接收对端设备S20经第一光传输线路(Fiber1)传输来的第二本振光，并调整接收到的第二本振光的偏振态后经第一OC(OC1)输出至偏振反馈模块12a。此时PC1的工作状态为偏振反馈模块12a根据第一OC(OC1)输出的第二本振光的光功率，控制PC1调整进行工作状态调整得到的。

相应地，偏振反馈模块12a根据第一OC(OC1)输出的第二本振光的光功率，控制PC1调整工作状态。由于第二本振光携带有第一光传输线路(Fiber1)的随机双折射信息，因此，根据第二本振光的光功率调整PC1的工作状态，使得PC1可以预先补偿第一光传输线路(Fiber1)带来的随机双折射，进而使得第一信号光在经过第一光传输线路(Fiber1)传输后，第一信号光中的两路信号仍然保持偏振态正交。

进一步，如图1b所示，偏振反馈模块12a包括：偏振分束器(polarization beamsplitter，PBS)、光电探测器(Photodetector，PD)和电控制单元(CTRL)。为了便于描述和区分，在图1b和下述各实施例中，将该PBS标记为PBS1，将该PD标记为PD1。其中，PBS1接收第一OC(OC1)输出的第二本振光，并将第二本振光分成偏振正交的第一偏振光和第二偏振光。进一步，PBS1将第一偏振光输出至PD1。相应地，PD1将第一偏振光转换为电信号送入电控制单元(CTRL)。该电控制单元(CTRL)根据接收到的电信号的幅度，向PC1发送控制信号，以控制PC1调整工作状态。由于电控制单元(CTRL)接收到的电信号的幅度反应第一偏振光的光功率的变化，因此，电控制单元(CTRL)根据接收到的电信号的幅度，向PC1发送控制信号，来控制PC1调整工作状态，可使PC1能够更好地补偿由第一光传输线路(Fiber1)带来的随机双折射，使得经过第一光传输线路(Fiber1)传输后的第一信号光的偏振态保持不变，即可使第一信号光中的两路信号仍然保持偏振正交。

值得说明的是，在理想情况下，PC1输出的第二本振光为线偏振光，其偏振方向为第二偏振光的偏振方向，PBS1输出的第一偏振光在理论上光功率为0。但是，在实际应用中，由于光纤双折射的存在以及PC1的系统误差，使得第二本振光在第一偏振光方向上存在些许分光。因此，第一偏振光的光功率不可能严格为0，仍存在少许功率。在本实施例中，电控制单元(CTRL)可控制PC1调整工作状态，进而使得第一偏振光的光功率最小。

基于上述分析，电控制单元(CTRL)具体的控制方式为：比较本次接收到的电信号的幅度和上次接收到的电信号幅度的大小，当二者不相等时，采用随机梯度算法向PC1输出对应的控制信号，以控制PC1调整工作状态，最终使电控制单元(CTRL)接收到的电信号的幅度保持不变，即控制第一偏振光的光功率保持稳定，且第一偏振光的光功率稳定最小值。这样可防止第一偏振光混入第二偏振光而影响第二偏振光的偏振态，即使得进入本端节点设备的相干解调模块13的第二本振光为线偏振光，即为第二偏振光，进而使得后续基于第二偏振光对第二信号光进行相干解调时，无需在数字域进行解偏处理，从而简化了后续的解调算法复杂度。

另一方面，在实际应用中，如果没有上述PC1的作用，则由于光纤随机双折射的存在，则会影响第一信号光的偏振态，使得进入对端节点设备S20的第一信号光中的两路信号不再偏振正交，即待传输信号也就不再为偏振正交的两路信号。在本实施例中，控制PC1调整工作状态，可使PC1能够更好地补偿由第一光传输线路(Fiber1)带来的随机双折射，使得经过第一光传输线路(Fiber1)传输后的第一信号光偏振态保持不变，即在经过第一光传输线路(Fiber1)传输后第一信号光的中的两路信号仍然保持偏振正交。。又由于对端节点设备S20将第一本振光也调整为线偏振光，进而使得后续对第一本振光和第一信号光进行相干解调时，无需在数字域进行解偏处理，从而简化了后续的解调算法复杂度。

可选地，偏振模块12还可采用图1c所示的实现方式。如图1c所示，偏振模块12，包括：PC1、光耦合器C2、偏振反馈模块12a。其中，关于PC1和偏振反馈模块12a的描述可参见上述实施例，在此不再赘述。光耦合器C2将第一OC(OC1)输出的第二本振光分成反馈光和第二本振分光，其中反馈光输出至偏振反馈模块12a。第二本振分光输出至相干解调模块13。

进一步，偏振反馈模块12a包括：PBS1、PD1和电控制单元(CTRL)。其中，PBS1接收反馈光，并将反馈光分成偏振正交的第一偏振光和第二偏振光。进一步，PBS1将第一偏振光输出至PD1。相应地，PD1将第一偏振光转换为电信号送入电控制单元(CTRL)。该电控制单元(CTRL)根据接收到的电信号的幅度，向PC1发送控制信号，以控制PC1调整工作状态。

在图1c所示的偏振模块中，在理想情况下，可控制第一偏振光的光功率为0，即电控制模块(CTRL)接收到的电信号的幅度保持为0。当电控制模块(CTRL)接收到的电信号的幅度不为0时，其向PC1输出控制信号，以控制PC1调整控制状态，最终使得电控制模块(CTRL)接收到的电信号的幅度为0。这样可使得经第一OC(OC1)输出的第二本振光为线偏振光，进而其分光第二本振分光也为线偏振光，进而可实现对第二本振光的偏振控制。

在实际应用中，在实际应用中，由于光纤双折射的存在以及PC1的系统误差，使得第二本振光在第一偏振光方向上存在些许分光。因此，第一偏振光的光功率不可能严格为0，仍存在少许功率。在本实施例中，电控制单元(CTRL)可控制PC1调整工作状态，进而使得第一偏振光的光功率最小。

可选地，为了便于测试人员观察第二本振光的光功率，如图1c所示，可将第二偏振光接入光功率计，用于监测第二偏振光光功率的变化，进而可监测第一OC(OC1)输出的第二本振光的光功率的变化。其中，光功率计包括光电探测器PD2，用于将第二偏振光转化为对应的电信号。

在本申请实施例中，节点设备S10不仅可发送第一信号光和第一本振光，还可以用于接收对端设备S20发送的第二信号光和第二本振光，并对第二信号光和第二本振光进行相干解调。其中，第二信号光的偏振态是对端节点设备S20根据从第一光传输线路(Fiber1)上接收到的来自本端节点设备S10的第一本振光的光功率调整得到的。对端节点设备S20发送的第二信号光在经过第一光传输线路(Fiber1)传输后，其中的两路信号仍然保持偏振正交。对端节点设备S20调整第二信号光的偏振态的具体实施方式，可参见上述本端节点设备S10调整第一信号光的偏振态的相关内容，在此不再赘述。

相应地，如图1b和图1c所示，节点设备S10还包括：相干解调模块13。可选地，节点设备S10中的第二OC(OC2)可从第二光传输线路(Fiber2)上接收来自对端节点设备S20的第二信号光，并将第二信号光输出至相干解调模块13。相干解调模块13还可接收来自对端节点设备S20的第二本振光。其中，第二本振光经过偏振模块12进行偏振态调整后输出至相干解调模块13。对于图1b所示的偏振模块12，相干解调模块13用于对第二信号光和第二偏振光进行相干解调。对于图1c所示的偏振模块12，相干解调模块13用于对第二信号光和第二本振分光进行相干解调。

进一步，相干解调模块13包括：相干探测模块13a和数字信号处理(Digitalsignal processing，DSP)模块13b。对于图1b所示的偏振模块12，相干探测模块13a对第二信号光和第二偏振光进行相干探测，进而得到双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q；其中，双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q为4路电信号。进一步，相干探测模块13a将双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q输出至DSP模块13b。相应地，DSP模块13b用于利用有限长冲击响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波器对双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q进行均衡处理，并对均衡处理后的信号进行解调，进而得到第二信号光中加载的待传输信号。其中，DSP模块13b用于利用FIR滤波器对双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q进行均衡处理，可滤除双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q中的噪声，消除码间串扰，进而实现匹配滤波。可选地，相干探测模块13a在将双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q输出至DSP模块13b之前，还可先将其输入模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)13c，以将双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q转化为对应的数字信号。

可选地，相干探测模块13a可以为相干光接收机，也可由光耦合器、PD、偏振分束和旋转器(Polarization beam splitter and rotator，PBSR)以及90°相移(90°Hybrid)等器件搭建的实现相干光接收机功能的结构。

为了便于描述和区分，在本申请实施例中，将第二信号光中加载的待传输信号，定义为第二待传输信号。进一步，根据均衡后的信号可提取其幅度信号，进而得到第二待传输信号的幅度信息。

可选地，DSP模块13b还对双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q进行时钟恢复，进而得到第二待传输信号的时钟周期，即得到第二待传输信号的频率信息。可选地，可采用Gardner算法、平方律(square law)算法、Mueller muller算法等，对第二待传输信号进行时钟恢复，但不限于此。

进一步，对于均衡后的双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q，恢复出第二待传输信号的相位信息。可选地，可采用维特比(Viterbi)算法、QPSK分割技术(QPSK partitioningtechnique)、盲相位搜索(Blind phase search)算法等，对第二待传输信号进行相位信息恢复。进而，根据第二待传输信号的幅度信息、时钟周期以及相位信息，便可得到第二待传输信号。

在本申请实施例中，由于相干探测模块13a接收到的第二信号光中的待传输信号为偏振态正交的两路信号，而且相干探测模块13b接收到的第二本振光为第二偏振光，其为线偏振光。因此，如图1d所示，在对双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q进行均衡时，只采用FIR滤波器，便可对双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q进行均衡处理，滤除双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q中的噪声，消除码间串扰，进而实现匹配滤波。如果第二信号光的偏振态不正交，则需采用图1e所示的MIMO均衡算法，对双偏信号X_I、X_Q和Y_I、Y_Q进行解偏均衡处理，这无疑增加了均衡算法的复杂度。其中，图1d和图1e中的X_E,in表示均衡前的偏振X方向的信号X_I和X_Q；Y_E,in表示均衡前的偏振Y方向的信号Y_I和Y_Q；X_E,out表示均衡后的偏振X方向的信号X_I和X_Q；Y_E,out表示均衡后的偏振Y方向的信号Y_I和Y_Q。也就是说，本申请实施例提供的节点设备，可在对端设备对信号光和本振光进行相干解调时，省去接收端数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低接收端的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

相应地，本申请实施例还提供一种节点设备，对应于图1a中所示的对端节点设备S20。如图1a所示，该节点设备S20，包括：偏振模块21、光环形器(OC4)和相干解调模块22。其中，偏振模块21和光环形器(OC4)的C端分别与相干解调模块22光连接。

光环形器(OC4)的B端与第一光传输线路(Fiber1)光连接，其C端与相干解调模块22光连接，用于接收对端节点设备S10从第一光传输线路(Fiber1)传输来的第一信号光，并将第一信号光送入相干解调模块22。其中，第一信号光的偏振态是对端节点设备S10根据从第一光传输线路(Fiber1)上接收到的来自本端节点设备S20的第二本振光的光功率调整得到的。其中，对端节点设备S10调整第一信号光的偏振态的具体实施方式，可参见上述关于节点设备S10中的偏振模块12中的相关内容，在此不再赘述。这样，本端节点设备S20接收到的第一信号光中的待传输信号为偏振正交的两路信号。

进一步，偏振模块21接收对端节点设备经第二光传输线路(Fiber2)传输来的第一本振光，并调整第一本振光的偏振态，将第一偏振光调整为线偏振光，之后将调整后的第一本振光输出至相干解调模块22。

相应地，相干解调模块22用于根据调整后的第一本振光对第一信号光进行相干解调。其中，关于相干解调模块的实现结构以及对第一信号光和第一本振光进行相干解调的具体实施方式，可参见上述实施例中对于节点设备S10中的相干解调模块13的相关内容，在此不再赘述。

本实施例提供的节点设备，作为接收端节点，一方面接收对端节点设备发送的偏振正交的信号光；另一方面接收对端节点设备发送的本振光，并对本振光调整为线偏振光。这样，在光域上实现了对信号光和本振光的偏振控制。当本实施例提供的节点设备对信号光和本振光进行相干解调时，可省去数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

本申请实施例提供的节点设备S20不仅可作为接收端设备，接收第一信号光和第一本振光，还可作为发送端设备，发送第二信号光和第二本振光。当节点设备S20作为发送端设备时，光环形器(OC4)还用于将第二本振光输出至第一光传输线路上，以供对端节点设备S10从第一光传输线路上接收第二本振光，并根据第二本振光的光功率，调整对端节点设备S10的偏振模块12的工作状态。

进一步，当节点设备S20作为发送端设备时，偏振模块21还用于根据接收到的第一本振光的光功率调整工作状态，进而调整节点设备S20发往对端节点设备S10的第二信号光的偏振态。

在本申请实施例中，偏振模块21可采用多种实现方式来实现。可选地，如图1b所示，偏振模块21可包括：PC和偏振反馈模块21a。为了便于描述和区分，在图1b和下述实施例中将该PC标记为PC2。其中，关于偏振模块21的实现结构以及对第二信号光进行偏振态调整的具体实施方式，可参见上述实施例中关于图1b和图1c中的节点设备S10中的偏振模块12的相关内容，在此不再赘述。

相应地，如图1b和图1c所示，当节点设备S20作为发送端设备时，节点设备S20还包括：调制器23、光环形器(OC3)。其中，调制器23可将待传输信号调制在第二信号光上，待传输信号被调制器23调制为偏振正交的两路信号。由于这两路信号偏振正交，因此，如果在第二信号光传输过程中其偏振态不会发生变化，则这两路信号不会发生相互作用，可被认为为两路相互独立的信号。其中，但是，在实际应用中，如果不对第二信号光的偏振态进行控制，第二信号光的偏振态将发生变化，这就导致这两路信号偏振态不再正交。

进一步，为了上述两路信号保持偏振态正交，被调制器23调制后的第二信号光经光环形器(OC3)传输至偏振模块21，并经偏振模块21进行偏振态调整后传输至第二光传输线路(Fiber2)上，以供对端节点设备S10接收第二信号光，并对第二信号光和第二本振光进行相干解调。其中，偏振模块21调整第二信号光的偏振态，使得对端节点设备S10接收到的第二信号光中的两路信号仍然保持偏振态正交。调制器23的实现形式可参见上述节点设备S10中的调制器11的相关内容，在此不再赘述。

值得说明的是，第二本振光与未加载待传输信号前的第二信号光的频率相同，即第二本振光与进入调制器23之前的第一信号光的频率相同，具体实现方式可参见上述关于第一本振光与未加载待传输信号前的第一信号光的相关描述，在此不进行赘述。

值得说明的是，为了保持信号光和偏振光的偏振态，在节点设备S10和对端设备S20中，各器件可采用保偏光纤进行光连接，也可采用平面光波导、条形光波导、带状光波导等光波导进行光连接，但不限于此。对于第一光传输线路(Fiber1)和第二光传输线路(Fiber2)采用普通通信光纤，不仅可降低成本，还可降低信号光和本振光在传输过程中的功率损耗。

相应地，基于上述节点设备S10，本申请实施例还提供一种光信号发送方法。图2为本申请实施例提供的一种光信号发送方法的流程示意图，该方法适用于发送端节点设备。如图2所示，该方法包括：

201、将待传输信号调制到第一信号光。

202、根据对端节点设备经第一光传输线路传输来的第二本振光的光功率，调整第一信号光的偏振态。

203、经第一光传输线路将调整后的第一信号光传输至对端节点设备，以供对端节点设备根据第一本振光对第一信号光进行相干解调。

在步骤201中，可采用调制器将待传输信号调制到第一信号光上，被调整后的待传输信号为偏振正交的两种信号。进一步，在步骤202中，由于第二本振光携带有第一光传输线路(Fiber1)的随机双折射信息，因此，根据第二本振光的光功率，调整第一信号光的偏振态，使得第一信号光可以预先补偿第一光传输线路(Fiber1)带来的双折射，进而使得第一信号光在经过第一光传输线路(Fiber1)传输后，其中的两种信号仍然保持偏振正交。其中，关于步骤202中，对于第一信号光进行偏振态调整的具体实施方式，可参见上述关于偏振模块12的相关描述，在此不再赘述。

在本实施例中，在信号光发送路根据接收到的本振光的光功率调整信号光的偏振状态，进而补偿信号光的光传输线路的双折射，使信号光到达接收端时可实现偏振正交；对于与信号光对应的本振光，接收节点可将其调整为偏振光。这样，在光域上实现了对信号光和本振光的偏振控制，当接收节点对信号光和信号光对应的本振光进行相干解调时，可省去数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低接收节点的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

可选地，在步骤202中可利用上述实施例中节点设备S10中的偏振模块12对第一信号光进行偏振态调整。进一步，如图1b所示，偏振模块包括：PC1和偏振反馈模块12a。基于偏振模块的实现结构，步骤202的一种可选实施方式为：根据端节点设备经第一光传输线路传输来的第二本振光的光功率，调整节点设备中的偏振控制器的工作状态；利用工作状态调整后的偏振控制器调整第一信号光的偏振态。

进一步，如图1b所示，偏振反馈模块12a包括：PBS、PD1和电控制单元(CTRL)。相应地，节点设备中的PBS将对端节点设备从第一光传输线路传输来的第二本振光分成偏振正交的第一偏振光和第二偏振光，并将第一偏振光输出至节点设备中的光电探测器(PD1)。进一步，光电探测器(PD1)将第一偏振光转换为电信号送入节点设备中的电控制单元(CTRL)。相应地，电控制单元(CTRL)根据接收到的电信号的幅度，向偏振控制器(PC1)发送控制信号，以控制PC1调整工作状态。其中，关于电控制单元(CTRL)控制PC1调整工作状态的具体实施方式，可参见上述实施例中图1b和图1c中的相关内容，在此不再赘述。

进一步，PBS还将第二偏振光输出至节点设备中的相干解调模块。节点设备中的第二OC接收对端节点设备从第二光传输线路传输来的第二信号光，并将所述第二信号光送入相干解调模块。相应地，相干解调模块对第二信号光和第二偏振光进行相干解调。其中，第二信号光的偏振态是对端节点设备根据从第一光传输线路上接收到的来自节点设备的第一本振光的光功率调整得到的。本端节点设备接收到的第二信号光中的待传输信号为偏振正交的两种信号。

相应地，相干解调模块还包括：相干探测模块和DSP模块。其中，相干探测模块对第二信号光和第二偏振光进行相干探测，以得到双偏信号，并将双偏信号输出至DSP模块；DSP模块利用FIR滤波器对双偏信号进行均衡处理，并对均衡处理后的信号进行解调，进而解调出第二信号光中的待传输信号。其中，DSP模块对双偏信号进行均衡处理和解调的具体实施方式，可参见上述实施例关于节点设备S10中的相关内容，在此不再赘述。

相应地，基于上述节点设备S20，本申请实施例还提供一种光信号接收方法。图3为本申请实施例提供的一种光信号接收方法的流程示意图，该方法适用于接收端节点设备。如图3所示，该方法包括：

301、接收对端节点设备经第一光传输线路传输来的第一信号光。

302、接收对端节点设备经第二光传输线路传输来的第一本振光。

303、调整第一本振光的偏振态。

304、根据调整后的第一本振光对第一信号光进行相干解调。

在步骤301中，第一信号光的偏振态是对端节点设备根据从第一光传输线路上接收到的来自本端节点设备的第二本振光的光功率调整得到的。在步骤301中本端节点设备接收到的第一信号光中的待传输信号为偏振正交的两种信号。进一步，在步骤303中，将第一本振光调整为线偏振光。进而，在步骤304中，对第一信号光和第一本振光进行相干解调时，可省去数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低本端节点设备的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

可选地，本端节点设备还可作为发送节点设备，当其作为发送节点设备时，可根据第一本振光的光功率，调整发往对端节点设备的第二信号光的偏振态，并经第二光传输线路将调整后的第二信号光传输至对端节点设备。其中，关于调整第二信号光的偏振态的具体实施方式，可参见上述关于节点设备S20的相关内容，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例所提供方法的各步骤的执行主体均可以是同一设备，或者，该方法也由不同设备作为执行主体。比如，步骤201-203的执行主体可以为设备A；又比如，步骤201的执行主体可以为设备A，步骤202的执行主体可以为设备B；等等。

另外，在上述实施例及附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如301、302等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。

除了上述节点设备S10和S20之外，本申请实施例还提供一种光通信系统。其中，光通信系统由图1a中所示的节点设备S10和S20组成，其中发送端节点S10具有发送第一信号光和第一本振光的功能；接收端节点S20用于接收第一信号光和第一本振光，并对第一信号光和第一本振光进行相干解调。另外，光通信系统，也可由图1b和图1c中所示的节点设备S10和S20组成。节点设备S10和S20不仅可作为发送端设备，还可作为接收端设备。以图1b所示的光通信系统为例，光通信系统包括至少两个节点设备。其中，每个节点设备均包括：调制器、第一OC、第二OC、偏振模块和相干解调模块。下面以光通信系统包括两个节点设备为例，并结合图1b所示的光通信系统，对光通信系统的工作流程进行示例性说明。

如图1b所示，光通信系统包括：节点设备S10和节点设备S20。其中，节点设备S10和节点设备S20均包括：调制器、第一OC、第二OC、偏振模块和相干解调模块。

对于从节点设备S10发送第一待传输信号至节点设备S20，一方面，节点设备S10中的调制器11将第一待传输信号调制到第一信号光上。第一待传输信号被调制为偏振正交的两种信号。之后，调制器11经第一OC(OC1)将调制后的第一信号光传输至偏振模块12。偏振模块12调整第一信号光的偏振态，用以补偿第一光传输线路(Fiber1)带来的随机双折射。之后，偏振模块12经第一光传输线路(Fiber1)将调整后的第一信号光传输至对端节点设备S20。节点设备S20接收到的第一信号光中待传输信号为偏振正交的两种信号。

进一步，偏振模块12还用于调整对端节点设备S20经第一光传输线路(Fiber1)传输来的第二本振光的偏振态，并根据第二本振光的光功率调整自身工作状态，以调整第一信号光的偏振态。这样，由于第二本振光携带有第一光传输线路(Fiber1)的随机双折射信息，因此，根据第二本振光的光功率调整偏振模块12的工作状态，使得偏振模块12可以预先补偿第一光传输线路(Fiber1)带来的双折射，进而使得第一信号光在经过第一光传输线路(Fiber1)传输后，其中的两种信号仍然保持偏振正交，即节点设备S20接收到的第一信号光中的待传输信号为偏振正交的两种信号。

相应地，节点设备S20中的第二OC(OC4)从第一光传输线路(Fiber1)上接收第一信号光，并将第一信号光输出至相干解调模块22。

另一方面，节点设备S10中的第二OC(OC2)将第一本振光经第二光传输线路传输至对端节点设备S20。相应地，节点设备S20中的偏振模块21接收第一本振光，并调整第一本振光的偏振态，第一本振光被调整为线偏振光。之后，节点设备S20中的偏振模块21将调整后的第一本振光经节点设备S20中的第一OC(OC3)传输至相干解调模块22。

进一步，节点设备S20中的相干解调模块22对第一信号光和第一本振光进行相干解调，得到第一待传输信号。由于节点设备S20接收到的第一信号光中的待传输信号为偏振正交的两种信号，第一本振光为线偏振光，在光域上对第一信号光和第一本振光的偏振控制，可省去节点设备S20中的数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低节点设备S20中的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。其中，关于节点设备S20对第一信号光和第一本振光进行相干解调的具体实施方式，可参见上述实施例的相关描述，在此不再赘述。

对于从节点设备S20发送第二待传输信号至节点设备S10，一方面，节点设备S20中的调制器23将第二待传输信号调制到第二信号光上。第二待传输信号被调制为偏振正交的两种信号。之后，调制器23经节点设备S20中的第一OC(OC3)将调制后的第二信号光传输至偏振模块21。偏振模块21调整第二信号光的偏振态，用以补偿第二光传输线路(Fiber2)带来的随机双折射。之后，偏振模块21经第二光传输线路(Fiber2)将调整后的第二信号光传输至对端节点设备S10。节点设备S10接收到的第二信号光中待传输信号为偏振正交的两种信号。

进一步，偏振模块21还用于调整对端节点设备S10经第二光传输线路(Fiber2)传输来的第一本振光的偏振态，并根据第一本振光的光功率调整自身工作状态，以调整第二信号光的偏振态。这样，由于第二本振光携带有第二光传输线路(Fiber2)的随机双折射信息，因此，根据第一本振光的光功率调整偏振模块21的工作状态，使得偏振模块21可以预先补偿第二光传输线路(Fiber2)带来的双折射，进而使得第二信号光在经过第二光传输线路(Fiber2)传输后，其中的两种信号仍然保持偏振正交，即节点设备S10接收到的第二信号光中的待传输信号为偏振正交的两种信号。

相应地，节点设备S10中的第二OC(OC2)从第二光传输线路(Fiber2)上接收第二信号光，并将第二信号光输出至相干解调模块13。

另一方面，节点设备S20中的第二OC(OC4)将第二本振光经第一光传输线路(Fiber1)传输至对端节点设备S10。相应地，节点设备S10中的偏振模块12接收第二本振光，并调整第二本振光的偏振态，第二本振光被调整为线偏振光。之后，节点设备S10中的偏振模块12将调整后的第二本振光经节点设备S10中的第二OC(OC2)传输至相干解调模块13。

进二步，节点设备S10中的相干解调模块13对第二信号光和第二本振光进行相干解调，得到第二待传输信号。由于节点设备S10接收到的第二信号光中的待传输信号为偏振正交的两种信号，第二本振光为线偏振光，在光域上对第二信号光和第二本振光的偏振控制，可省去节点设备S10中的数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低节点设备S10中的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

需要说明的是，节点设备S10和S20具体实现结构可参见上述实施例中的相关内容，在此不再赘述。

在本实施例中，在双向传输相干光探测系统上，将偏振模块置于发送端和接收端，在光域上对信号光和本振光进行偏振控制，可省去接收端数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低数字相干光通信系统中接收端的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

本申请实施例提供的光通信系统可应用于短距离通信场景，例如可应用于数据中心，实现数据中心内部设备之间的互联。图4a为本申请实施例提供的一种数据中心网络的结构示意图。如图4a所示，该数据中心网络包括：至少两台网络交换设备。本实施例中的网络交换设备可以是任何具有交换功能的设备，例如交换机、路由器等。这些网络交换设备之间可以互联，而且通过这些网络交换设备可以使数据中心网络中的服务器互联起来。

在数据中心网络中，网络交换设备与网络交换设备之间的互联距离相对较短，例如可能不超过2公里，两台网络交换设备之间属于短距离通信。在本实施例中，将数字相干传输技术与偏振复用技术相结合，提出一种实现数据中心网络内部网络交换设备之间的互连方案。在该方案中，需要互联的任两台网络交换设备可以通过第一光传输线路和第二光传输线路进行光连接。

对于任意两台互联的网络交换设备，其中一台网络交换设备可采用图1a、图1b或图1c中所示节点设备S10的结构实现，具有发送第一信号光和第一本振光的功能；相应地，另一台网络交换设备可采用图1a、图1b或图1c中所示节点设备S20的结构实现，可接收第一信号光和第一本振光，并对第一信号光和第一本振光进行相干解调。

在本实施例中，通过增加环形器的使用，使得单根光纤可以双向传输，因此，当两台互联的网络交换设备采用图1b或图1c所示节点设备S10和S20的结构实现时，每台网络交换设备不仅可以作为发送节点向对端网络交换设备发送信号光和本振光，也可以作为接收节点接收对端网络设备发送的信号光和本振光。下面以数据中心网络中任意两台互联的网络交换设备采用图1b所示的节点设备S10和S20的结构为例，对本实施例中网络交换设备的结构进行示例性说明。

本实施例中，每台网络交换设备包括：调制器、第一OC、第二OC、偏振模块和相干解调模块。在图4b中示出两台互联网的网络交换设备S40和S50，网络交换设备S40和S50均包括：调制器、第一OC、第二OC、偏振模块和相干解调模块。其中，网络交换设备S40和S50为数据中心网络中任意两台互联的网络交换设备。

对于网络交换设备S40发送第一待传输信号至网络交换设备S50的情况，一方面，网络交换设备S40中的调制器41将第一待传输信号调制到第一信号光上。第一待传输信号被调制为偏振正交的两种信号。之后，调制器41经第一OC(OC1)将调制后的第一信号光传输至偏振模块42。偏振模块42调整第一信号光的偏振态，用以补偿第一光传输线路(Fiber1)带来的随机双折射。之后，偏振模块42经第一光传输线路(Fiber1)将调整后的第一信号光传输至对端网络交换设备S50。网络交换设备S50接收到的第一信号光中待传输信号为偏振正交的两种信号。

进一步，偏振模块42还用于调整对端网络交换设备S50经第一光传输线路(Fiber1)传输来的第二本振光的偏振态，并根据第二本振光的光功率调整自身工作状态，以调整第一信号光的偏振态。这样，由于第二本振光携带有第一光传输线路(Fiber1)的随机双折射信息，因此，根据第二本振光的光功率调整偏振模块42的工作状态，使得偏振模块42可以预先补偿第一光传输线路(Fiber1)带来的双折射，进而使得第一信号光在经过第一光传输线路(Fiber1)传输后，其中的两种信号仍然保持偏振正交，即网络交换设备S50接收到的第一信号光中的待传输信号为偏振正交的两种信号。

相应地，网络交换设备S50中的第二OC(OC4)从第一光传输线路(Fiber1)上接收第一信号光，并将第一信号光输出至相干解调模块52。

另一方面，网络交换设备S40中的第二OC(OC2)将第一本振光经第二光传输线路传输至对端网络交换设备S50。相应地，网络交换设备S50中的偏振模块51接收第一本振光，并调整第一本振光的偏振态，第一本振光被调整为线偏振光。之后，网络交换设备S50中的偏振模块51将调整后的第一本振光经网络交换设备S50中的第一OC(OC3)传输至相干解调模块52。

进一步，网络交换设备S50中的相干解调模块52对第一信号光和第一本振光进行相干解调，得到第一待传输信号。由于网络交换设备S50接收到的第一信号光中的待传输信号为偏振正交的两种信号，第一本振光为线偏振光，在光域上对第一信号光和第一本振光的偏振控制，可省去网络交换设备S50中的数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低网络交换设备S50中的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。其中，关于网络交换设备S50对第一信号光和第一本振光进行相干解调的具体实施方式，可参见上述实施例的相关描述，在此不再赘述。

对于网络交换设备S50发送第二待传输信号至网络交换设备S40的情况，一方面，网络交换设备S50中的调制器53将第二待传输信号调制到第二信号光上。第二待传输信号被调制为偏振正交的两种信号。之后，调制器53经网络交换设备S50中的第一OC(OC3)将调制后的第二信号光传输至偏振模块51。偏振模块51调整第二信号光的偏振态，用以补偿第二光传输线路(Fiber2)带来的随机双折射。之后，偏振模块51经第二光传输线路(Fiber2)将调整后的第二信号光传输至对端网络交换设备S40。网络交换设备S40接收到的第二信号光中待传输信号为偏振正交的两种信号。

进一步，偏振模块51还用于调整对端网络交换设备S40经第二光传输线路(Fiber2)传输来的第一本振光的偏振态，并根据第一本振光的光功率调整自身工作状态，以调整第二信号光的偏振态。这样，由于第二本振光携带有第二光传输线路(Fiber2)的随机双折射信息，因此，根据第一本振光的光功率调整偏振模块51的工作状态，使得偏振模块51可以预先补偿第二光传输线路(Fiber2)带来的双折射，进而使得第二信号光在经过第二光传输线路(Fiber2)传输后，其中的两种信号仍然保持偏振正交，即网络交换设备S10接收到的第二信号光中的待传输信号为偏振正交的两种信号。

相应地，网络交换设备S40中的第二OC(OC2)从第二光传输线路(Fiber2)上接收第二信号光，并将第二信号光输出至相干解调模块43。

另一方面，网络交换设备S50中的第二OC(OC4)将第二本振光经第一光传输线路(Fiber1)传输至对端网络交换设备S40。相应地，网络交换设备S40中的偏振模块42接收第二本振光，并调整第二本振光的偏振态，第二本振光被调整为线偏振光。之后，网络交换设备S40中的偏振模块42将调整后的第二本振光经网络交换设备S40中的第二OC(OC2)传输至相干解调模块43。

进二步，网络交换设备S40中的相干解调模块43对第二信号光和第二本振光进行相干解调，得到第二待传输信号。由于网络交换设备S40接收到的第二信号光中的待传输信号为偏振正交的两种信号，第二本振光为线偏振光，在光域上对第二信号光和第二本振光的偏振控制，可省去网络交换设备S40中的数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低网络交换设备S40中的数字芯片功耗，进而降低光通信系统的功耗。

需要说明的是，图4a和图4b中网络交换设备S40和S50的具体实现结构可参见上述实施例中的相关内容，在此不再赘述。

可选地，如图4a所示，数据中心网络中的网络交换设备可以为核心层交换机(CoreSW)、汇聚层交换机(Aggregate SW)以及边缘层交换机(Edge SW)。以图4a所示数据中心网络为例，图4b中所示互联的两台网络交换设备可以为核心层交换机层与汇聚层交换机；也可以为汇聚层交换机与边缘层交换机。

另外，如图4a所示，数据中心网络还包括路由器、服务器等其它设备。在图4a所示的数据中心网络中，服务器接入边缘层交换机，边缘层交换机接入汇聚层交换机，汇聚层交换机接入核心层交换机，核心层交换机与数据中心网络中的路由器连接，路由器可以连接数据中心网络外部的其它网络。可选地，在图4a所示数据中心网络中，除了各层交换机之间可以通过光纤连接进行光通信之外，服务器与边缘层交换机、核心层交换机与路由器之间均可以通过光纤连接进行光通信。进一步，服务器、路由器也可以采用图1a-图1c所示实施例中节点设备的结构实现。

本实施例提供的数据中心网络，在内部设备之间采用双向传输相干光探测系统进行互联，并且将偏振模块置于发送端和接收端，在光域上对信号光和本振光进行偏振控制，可省去接收端数字域的解偏处理，从而简化了解调算法复杂度，有助于降低接收端的数字芯片功耗，进而降低数据中心网络中的光通信功耗。

值得说明的是，图4a所示数据中心网络的架构仅为一种示例，本申请实施例提供的数据中心网络的架构并不受限于此。不论数据中心网络的架构如何，数据中心网络内部设备之间均可以采用本申请实施例提供的方案实现互联和通信。

需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种节点设备，其特征在于，包括：调制器、第一光环形器和偏振模块；还包括：第二光环形器；

所述第二光环形器，用于经第二光传输线路将第一本振光传输至对端节点设备；

所述调制器用于将待传输信号调制到第一信号光，并经所述第一光环形器将调制后的第一信号光输出至所述偏振模块；

所述偏振模块包括：偏振控制器和偏振反馈模块；所述偏振控制器与所述第一光环形器光连接，用于调整所述第一光环形器输出的调制后的第一信号光的偏振态，并经第一光传输线路将偏振态调整后的第一信号光传输至对端节点设备，以供所述对端节点设备根据第一本振光对偏振态调整后的第一信号光进行相干解调；

所述偏振控制器，还用于调整所述对端节点设备经所述第一光传输线路传输来的第二本振光的偏振态，并经所述第一光环形器将偏振态调整后的第二本振光输出至所述偏振反馈模块；

所述偏振反馈模块，用于根据所述第一光环形器输出的偏振态调整后的第二本振光的光功率，控制所述偏振控制器调整工作状态。

2.根据权利要求1所述的节点设备，其特征在于，所述偏振反馈模块包括：偏振分束器、光电探测器和电控制单元；

所述偏振分束器，用于将偏振态调整后的第二本振光分成偏振正交的第一偏振光和第二偏振光，并将所述第一偏振光输出至所述光电探测器；

所述光电探测器，用于将所述第一偏振光转换为电信号送入所述电控制单元；所述电控制单元，用于根据所述电信号的幅度，向所述偏振控制器发送控制信号，以控制所述偏振控制器调整工作状态。

3.根据权利要求2所述的节点设备，其特征在于，还包括：相干解调模块；

所述偏振分束器，还用于将所述第二偏振光输出至所述相干解调模块；

所述第二光环形器还用于：接收来自所述对端节点设备经所述第二光传输线路传输来的第二信号光，并将所述第二信号光送入所述相干解调模块；

所述相干解调模块，用于对所述第二信号光和所述第二偏振光进行相干解调。

4.根据权利要求3所述的节点设备，其特征在于，所述相干解调模块包括：相干探测模块和数字信号处理模块；

所述相干探测模块，用于对所述第二信号光和所述第二偏振光进行相干探测，以得到双偏信号；

所述数字信号处理模块，用于利用FIR滤波器对所述双偏信号进行均衡处理，并对均衡处理后的信号进行解调。

5.根据权利要求4所述的节点设备，其特征在于，所述调制器为双偏IQ调制器。

6.根据权利要求1所述的节点设备，其特征在于，还包括：激光光源和光耦合器；

所述光耦合器，用于将所述激光光源输出的光分为第一信号光和第一本振光，并分别送入所述调制器和所述第二光环形器。

7.一种节点设备，其特征在于，包括：偏振模块、光环形器和相干解调模块；

所述光环形器，用于接收对端节点设备经第一光传输线路传输来的第一信号光，并将所述第一信号光送入所述相干解调模块；

所述偏振模块包括：偏振控制器和偏振反馈模块；所述偏振控制器与所述光环形器光连接，用于调整所述对端节点设备经第二光传输线路传输来的第一本振光的偏振态，并将偏振态调整后的第一本振光输出至所述相干解调模块；

所述相干解调模块，用于根据所述偏振态调整后的第一本振光对所述第一信号光进行相干解调；所述第一信号光的偏振态是所述对端节点设备根据从第一光传输线路上接收到的来自所述节点设备的第二本振光的光功率调整得到的；

所述偏振控制器，还用于经所述光环形器将偏振态调整后的第一本振光输出至所述偏振反馈模块；

所述偏振反馈模块，用于根据所述光环形器输出的偏振态调整后的第一本振光的光功率控制所述偏振控制器调整工作状态，以使所述偏振控制器调整所述节点设备发往所述对端节点设备的第二信号光的偏振态。

8.根据权利要求7所述的节点设备，其特征在于，所述光环形器还用于将第二本振光输出至所述第一光传输线路。

9.一种光信号发送方法，适用于权利要求1-6任一项所述的节点设备，其特征在于，所述方法包括：

将待传输信号调制到第一信号光，并经第二光传输线路将第一本振光传输至对端节点设备；

根据对端节点设备经第一光传输线路传输来的第二本振光的光功率，调整调制后的第一信号光的偏振态；

经所述第一光传输线路将偏振态调整后的第一信号光传输至所述对端节点设备，以供所述对端节点设备根据第一本振光对偏振态调整后的第一信号光进行相干解调；

其中，所述根据对端节点设备经第一光传输线路传输来的第二本振光的光功率，调整调制后的第一信号光的偏振态，包括：根据对端节点设备经所述第一光传输线路传输来的第二本振光的光功率，调整所述节点设备中的偏振控制器的工作状态；利用工作状态调整后的偏振控制器调整调制后的第一信号光的偏振态。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述对端节点设备经所述第一光传输线路传输来的第二本振光的光功率，调整所述节点设备中的偏振控制器的工作状态，包括：

所述节点设备中的偏振分束器将所述第二本振光分成偏振正交的第一偏振光和第二偏振光，并将所述第一偏振光输出至所述节点设备中的光电探测器；

所述光电探测器将所述第一偏振光转换为电信号送入所述节点设备中的电控制单元；

所述电控制单元根据所述电信号的幅度，向所述偏振控制器发送控制信号，以控制所述偏振控制器调整工作状态。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：

所述偏振分束器将所述第二偏振光输出至所述节点设备中的相干解调模块；

所述节点设备中的第二光环形器接收所述对端节点设备经第二光传输线路传输来的第二信号光，并将所述第二信号光送入所述相干解调模块；

所述相干解调模块对所述第二信号光和所述第二偏振光进行相干解调；

所述第二信号光的偏振态是所述对端节点设备根据从第一光传输线路上接收到的来自所述节点设备的第一本振光的光功率调整得到的。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述相干解调模块对所述第二信号光和所述第二偏振光进行相干解调，包括：

所述相干解调模块中的相干探测模块对所述第二信号光和所述第二偏振光进行相干探测，以得到双偏信号，并将所述双偏信号输出至所述相干解调模块中的数字信号处理模块；

所述数字信号处理模块利用FIR滤波器对所述双偏信号进行均衡处理，并对均衡处理后的信号进行解调。

13.一种光信号接收方法，适用于权利要求7或8所述的节点设备，其特征在于，所述方法包括：

接收对端节点设备经第一光传输线路传输来的第一信号光；

接收对端节点设备经第二光传输线路传输来的第一本振光；

调整所述第一本振光的偏振态；根据调整后的第一本振光对所述第一信号光进行相干解调；

其中，所述第一信号光的偏振态是所述对端节点设备根据从第一光传输线路上接收到的来自所述节点设备的第二本振光的光功率调整得到的；

所述方法还包括：根据所述第一本振光的光功率，调整发往所述对端节点设备的第二信号光的偏振态；经所述第二光传输线路将调整后的第二信号光传输至所述对端节点设备。

14.一种光通信系统，其特征在于，包括：至少两个节点设备；

每个节点设备均包括：调制器、第一光环形器、第二光环形器、偏振模块和相干解调模块；

所述调制器，用于将待传输信号调制到第一信号光，并经所述第一光环形器将调制后的第一信号光传输至所述偏振模块；

所述偏振模块包括：偏振控制器和偏振反馈模块；所述偏振控制器与所述第一光环形器光连接，用于调整所述第一光环形器输出的调制后的第一信号光的偏振态，并经第一光传输线路将偏振态调整后的第一信号光传输至对端节点设备；

所述第二光环形器，用于经第二光传输线路将第一本振光传输至所述对端节点设备，以供所述对端节点设备调整所述第一本振光的偏振态，并对调整后的第一本振光和所述调整后的第一信号光进行相干解调；

所述偏振控制器，还用于调整所述对端节点设备经所述第一光传输线路传输来的第二本振光的偏振态，将偏振态调整后的第二本振光送入所述相干解调模块，并经所述第一光环形器将偏振态调整后的第二本振光输出至所述偏振反馈模块；所述偏振反馈模块，用于根据偏振态调整后的第二本振光的光功率控制所述偏振控制器调整工作状态；

所述第二光环形器还用于：接收所述对端节点设备经所述第二光传输线路传输来的第二信号光，并将所述第二信号光送入所述相干解调模块；所述第二信号光的偏振态是所述对端节点设备根据偏振态调整后的第一本振光的光功率调整过的；

所述相干解调模块，用于对所述第二信号光和所述偏振态调整后的第二本振光进行相干解调。

15.一种数据中心网络，其特征在于，包括：至少两台网络交换设备；其中，需要互联的任两台网络交换设备通过第一光传输线路和第二光传输线路进行光连接；每台网络交换设备包括：调制器、第一光环形器、第二光环形器、偏振模块和相干解调模块；

所述调制器，用于将待传输信号调制到第一信号光，并经所述第一光环形器将调制后的第一信号光传输至所述偏振模块；

所述偏振模块包括：偏振控制器和偏振反馈模块；所述偏振控制器与所述第一光环形器光连接，用于调整所述第一光环形器输出的调制后的第一信号光的偏振态，并经所述第一光传输线路将偏振态调整后的第一信号光传输至对端网络交换设备；

所述第二光环形器，用于经所述第二光传输线路将第一本振光传输至所述对端网络交换设备，以供所述对端网络交换设备调整所述第一本振光的偏振态，并对偏振态调整后的第一本振光和所述偏振态调整后的第一信号光进行相干解调；

所述偏振控制器，还用于调整所述对端网络交换设备经所述第一光传输线路传输来的第二本振光的偏振态，将偏振态调整后的第二本振光送入所述相干解调模块，并经所述第一光环形器将偏振态调整后的第二本振光输出至所述偏振反馈模块；所述偏振反馈模块，用于根据所述偏振态调整后的第二本振光的光功率，控制所述偏振控制器调整工作状态；

所述第二光环形器还用于：接收所述对端网络交换设备经所述第二光传输线路传输来的第二信号光，并将所述第二信号光送入所述相干解调模块；所述第二信号光的偏振态是所述对端网络交换设备根据偏振态调整后的第一本振光的光功率调整过的；

所述相干解调模块，用于对所述第二信号光和所述偏振态调整后的第二本振光进行相干解调。

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