CN112636867B - 一种频分复用的波长标签实现方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种频分复用的波长标签实现方法及系统，涉及波长标签领域，该方法包括：采用强度调制的方式生成不同波长的波长标签信号，并将所有波长标签信号进行合波后传输，其中不同的波长对应不同的载波频率；使用单个光电探测器接收传输的所有波长标签信号，并进行过采样得到数字信号；根据波长标签信号的波长种数将数字信号对应复制成多路，对每一路数字信号进行移频滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据；对恢复的基带数据进行降采样和抽样判决以恢复波长标签信号。本发明可通过同一接收端接收所有波长标签信号，并能实现数据的透明传输。

Description

一种频分复用的波长标签实现方法及系统
技术领域
本发明涉及波长标签领域，具体涉及一种频分复用的波长标签实现方法及系统。
背景技术
近年来，随着光通信网络的发展，光网络所承载的容量急剧增加，而对大容量光网络进行监控以及维护是光网络管理的重要功能。光标签技术是实现这样管理功能的重要的技术手段。利用光标签技术无需进行光电转换即可实现对光网络的监控以及维护，它是下一代光网络技术不可或缺的重要组成部分。
光标签技术总的来说是一种带内检测技术，它具有监控传输信道中的波长、光功率、传输控制信息等多个功能，并且正在成为运营商积极推动的技术实用技术方案。
因此，为了实现光网络中的光标签的功能，现有技术中存在许多不同实现技术手段，如基于子载波复用、基于波分复用等，然而现有的光标签技术方案不仅要求所有的波长标签信号通过同一接收端接收，而且要实现数据的透明传输，实现帧结构的通信，现有的技术方案基于同步技术方面的限制很难同时满足上述要求，缺乏实用性价值。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明第一方面提供一种频分复用的波长标签实现方法，其可通过同一接收端接收所有波长标签信号，并能实现数据的透明传输。。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种频分复用的波长标签实现方法，该方法包括以下步骤：
采用强度调制的方式生成不同波长的波长标签信号，并将所有波长标签信号进行合波后传输，其中不同的波长对应不同的载波频率；
使用单个光电探测器接收传输的所有波长标签信号，并进行过采样得到数字信号；
根据波长标签信号的波长种数将数字信号对应复制成多路，对每一路数字信号进行移频滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据；
对恢复的基带数据进行降采样和抽样判决以恢复波长标签信号。
一些实施例中，所述采用强度调制的方式生成不同波长的波长标签信号，并将所有波长标签信号进行合波后传输，包括：
将不同波长的波长标签信号与不同频率的载波频率一一对应；
将每个波长标签信号的数据调制到该波长标签信号所对应的频率的载波上，以进行波长标签信号的电调制；
将电调制后的波长标签信号进行强度调制，并加载到对应波长的光传输信号上，以进行波长标签信号的光调制；
将光调制后的波长标签信号进行合波，并输入到光纤中进行传输。
一些实施例中，将电调制后的波长标签信号通过MZ强度调制器、可调光的光衰减器或SOA调制器进行强度调制。
一些实施例中，所述对每一路数字信号进行移频滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据，包括：
根据公式：进行移频运算；
根据公式：进行滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据，其中，n为左移的点数，m为信号带宽对应的点序号，fi为载波频率，fs为采样率，M为傅里叶变化长度，B为信号带宽。
一些实施例中，在使用单个光电探测器接收传输的所有波长标签信号后，在进行过采样得到数字信号前，还包括对接收的波长标签信号进行滤波的步骤。
本发明第二方面提供一种频分复用的波长标签实现系统，其可通过同一接收端接收所有波长标签信号，并能实现数据的透明传输。。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种频分复用的波长标签实现系统，包括：
信号生成单元，其用于采用强度调制的方式生成不同波长的波长标签信号，并将所有波长标签信号进行合波后传输，其中不同的波长对应不同的载波频率；
光电探测器，其用于接收传输的所有波长标签信号；
模数转换器，其用于对接收的所有波长标签信号进行过采样得到数字信号；
数值信号处理单元，其用于根据波长标签信号的波长种数将数字信号对应复制成多路，对每一路数字信号进行移频滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据，并对恢复的基带数据进行降采样和抽样判决以恢复波长标签信号。
一些实施例中，所述信号生成单元包括：
频率生成器，其用于将不同波长的波长标签信号与不同频率的载波频率一一对应，并将每个波长标签信号的数据调制到该波长标签信号所对应的频率的载波上，以进行波长标签信号的电调制；
强度调制器，其用于将电调制后的波长标签信号进行强度调制，并加载到对应波长的光传输信号上，以进行波长标签信号的光调制；
合波器，其用于将光调制后的波长标签信号进行合波，并输入到光纤中进行传输。
一些实施例中，所述强度调制器为MZ强度调制器、可调光的光衰减器或SOA调制器。
一些实施例中，所述数值信号处理单元用于：
根据公式：进行移频运算；
根据公式：进行滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据，其中，n为左移的点数，m为信号带宽对应的点序号，fi为载波频率，fs为采样率，M为傅里叶变化长度，B为信号带宽。
一些实施例中，所述系统还包括电滤波器，所述电滤波器用于对接收的波长标签信号进行滤波。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明中的频分复用的波长标签实现方法，使得整个系统在保持原有的基于强度调制波长标签调制生成系统复杂度的基础上，通过不同单频点进行波长标签信号的调制，从而使得不同波长的波长标签信号实现频分复用，在接收端通过移频滤波的方式来实现不同波长标签信号的解调，从而实现在同一接收端检测信道中所传输的全部波长标签信息并进行恢复，同时也实现数据流的透明传输。本发明中的方法在不增加发送端波长标签生成系统的复杂度的条件下，无需数据传输的同步需求，仅通过一套接收装置即可对所有波长标签信号进行动态检测，同时可以根据实际应用环境的实现数据帧格式的传输。有效的减小了波长标签系统在实际应用中的对同步的要求，同时波长标签可以透明的传输所需要的数据，提升了系统可靠性及实用性。
附图说明
图1为本发明实施例中频分复用的波长标签实现方法的流程图；
图2为本发明实施例中步骤S1的流程图；
图3为本发明实施例中波长标签信号移频滤波算法示意图；
图4为本发明实施例中波长标签实现的框图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种频分复用的波长标签实现方法，该方法包括以下步骤：
S1.采用强度调制的方式生成不同波长的波长标签信号，并将所有波长标签信号进行合波后传输，其中不同的波长对应不同的载波频率。
具体而言，参见图2所示，步骤S1包括以下步骤：
S11.将不同波长的波长标签信号与不同频率的载波频率一一对应。
在本实施例中，通过将波长标签调制的波长标签信号同调制使用的单频点载波频率信息进行列表，以使不同波长的波长标签信号同不同频率的频点一一对应，从而能够实现波长标签信号在电域频分复用。
S12.将每个波长标签信号的数据调制到该波长标签信号所对应的频率的载波上，以进行波长标签信号的电调制。
S13.将电调制后的波长标签信号进行强度调制，并加载到对应波长的光传输信号上，以进行波长标签信号的光调制。
在一些实施例中，可以采用MZ强度调制器、可调光的光衰减器或SOA调制器来进行强度调制。
S14.将光调制后的波长标签信号进行合波，并输入到光纤中进行传输。
值得说明的是，在本实施例中，发送端仍然采用强度调制的方式，该方式同传统波长标签调制方式一致，从而不会增加发送端系统结构，与此同时每个波长都能够进行数据的透明传输，由于每个载波频率不同因此当采用一个光电探测器进行接收时，不同波长标签信号之间不会产生相互干扰，实现了单个接收端接收所有波长标签信号的功能，从而极大的简化了波长标签的接收系统。
S2.使用单个光电探测器接收传输的所有波长标签信号，并进行过采样得到数字信号。
S3.根据波长标签信号的波长种数将数字信号对应复制成多路，对每一路数字信号进行移频滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据。
可以理解的是，若有N个不同波长的波长标签信号，则将数字信号对应复制成N路，其中N为正整数。
参见图3所示，移频滤波运算包括移频运算和滤波运算：
具体而言，根据公式：进行移频运算。
根据公式：进行滤波运算，其中，n为左移的点数，m为信号带宽对应的点序号，fi为载波频率，fs为采样率，M为傅里叶变化长度，B为信号带宽。
可以理解的是，进行移频运算后，对其信号进行滤波运算，既在信号带宽范围外的点全部做清零处理，完成滤波处理后就实现了波长标签信号的基带恢复。
S4.对恢复的基带数据进行降采样和抽样判决以恢复波长标签信号。
下面以波长为λ1的发送端对其波长标签生成方法进行详细说明：
参见图4所示，首先对已调光信号进行波长标签的调制，波长标签信号的数据信号通常为1或者0。频率生成器根据所需调制波长标签信号的波长，选择将要加载的载波频率f1，当波长标签信号的数据信号为数据1时，其频率生成器输出为频率为f1相位为0的正弦波信号，当波长标签信号的数据信号为数据0时，其频率生成器输出为频率为f1相位为π的正弦波信号或者输出为零幅度的电平信号，从而完成波长标签信号的电调制过程。
之后通过强度调制装置(包括且不限于MZ强度调制器，可调光的光衰减器，SOA调制器)将已完成电调制的波长标签信号加载到光载波λ1上去，以完成波长标签信号的光调制。所有的波长标签信号生成后，将所有波长标签信号通过合波器进行合波，并输出到光纤中进行传输，从而完成发送端的波长标签生成步骤。
在接收端，接收信号首先通过光电探测器将发送的光信号转换为电信号，然后通过电滤波器将信号进行滤波，以去除带外噪声。然后通过模数转换器对其进行过采样以提高接收信号的信噪比，之后对采样后的信号进入数字信号处理器进行波长标签的检测。
其具体检测过程如下：
首先对模拟信号进行过采样，得到其数字信号以便后续处理。其中采样信号的信噪比为SNR其表示为：
SNR＝6.02P+1.76+10*log(fs/2B)
其中，其中P为量化位数，表示数字信号的位宽，fs为采样率，B为信号带宽，显然，当fs即采样率提高，可以提高SNR。
随后，由于在数字信号处理器中要实现所有波长标签信号的接收，因此对所有波长标签的解调是一个并行的流程，为了实现这个功能，在进行波长标签信号的解调前需要将采样信号进行复制成N路(波长种类有N种)一样的信号，根据电载波信号的不同并行解调出相应的波长标签信号。
以电载波频率为f1的信号为例，首先对信号进行移频运算：
具体而言，先对信号进行FFT运算，然后对得到的信号频谱进行移频运算。
其中，可根据公式：进行移频运算。
进行移频运算后，对其信号进行滤波运算，既在信号带宽范围外的点全部做清零处理。
具体而言，可根据公式：进行滤波运算，以恢复标签信号的基带数据。其中M为傅里叶变化长度
完成滤波处理后就实现了波长标签信号的基带恢复。然后将过采样恢复到便于后续处理的低采样率，再对该输出信号进行抽样判决实现波长标签信号的恢复。
综上所述，本发明中的频分复用的波长标签实现方法，使得整个系统在保持原有的基于强度调制波长标签调制生成系统复杂度的基础上，通过不同单频点进行波长标签信号的调制，从而使得不同波长的波长标签信号实现频分复用，在接收端通过移频滤波的方式来实现不同波长标签信号的解调，从而实现在同一接收端检测信道中所传输的全部波长标签信息并进行恢复，同时也实现数据流的透明传输。本发明中的方法在不增加发送端波长标签生成系统的复杂度的条件下，无需数据传输的同步需求，仅通过一套接收装置即可对所有波长标签信号进行动态检测，同时可以根据实际应用环境的实现数据帧格式的传输。有效的减小了波长标签系统在实际应用中的对同步的要求，同时波长标签可以透明的传输所需要的数据，提升了系统可靠性及实用性。
与此同时，本发明实施例提供一种频分复用的波长标签实现系统，其包括信号生成单元、光电探测器、模数转换器和数值信号处理单元。
其中，信号生成单元用于采用强度调制的方式生成不同波长的波长标签信号，并将所有波长标签信号进行合波后传输，其中不同的波长对应不同的载波频率。
光电探测器用于接收传输的所有波长标签信号。模数转换器用于对接收的所有波长标签信号进行过采样得到数字信号。
数值信号处理单元用于根据波长标签信号的波长种数将数字信号对应复制成多路，对每一路数字信号进行移频滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据，并对恢复的基带数据进行降采样和抽样判决以恢复波长标签信号。
进一步地，所述信号生成单元包括频率生成器、强度调制器和合波器。
频率生成器用于将不同波长的波长标签信号与不同频率的载波频率一一对应，并将每个波长标签信号的数据调制到该波长标签信号所对应的频率的载波上，以进行波长标签信号的电调制。
强度调制器用于将电调制后的波长标签信号进行强度调制，并加载到对应波长的光传输信号上，以进行波长标签信号的光调制。
合波器用于将光调制后的波长标签信号进行合波，并输入到光纤中进行传输。
优选地，所述强度调制器为MZ强度调制器、可调光的光衰减器或SOA调制器。
一些实施例中，所述数值信号处理单元用于：
根据公式：进行移频运算。
根据公式：进行滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据，其中，n为左移的点数，m为信号带宽对应的点序号，fi为载波频率，fs为采样率，M为傅里叶变化长度，B为信号带宽。
进一步地：所述系统还包括电滤波器，所述电滤波器用于对接收的波长标签信号进行滤波。
综上所述，本发明中的频分复用的波长标签实现系统，使得整个系统在保持原有的基于强度调制波长标签调制生成系统复杂度的基础上，通过不同单频点进行波长标签信号的调制，从而使得不同波长的波长标签信号实现频分复用，在接收端通过移频滤波的方式来实现不同波长标签信号的解调，从而实现在同一接收端检测信道中所传输的全部波长标签信息并进行恢复，同时也实现数据流的透明传输。在不增加发送端波长标签生成系统的复杂度的条件下，无需数据传输的同步需求，仅通过一套接收装置即可对所有波长标签信号进行动态检测，同时可以根据实际应用环境的实现数据帧格式的传输。有效的减小了波长标签系统在实际应用中的对同步的要求，同时波长标签可以透明的传输所需要的数据，提升了系统可靠性及实用性。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种频分复用的波长标签实现方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
采用强度调制的方式生成不同波长的波长标签信号，并将所有波长标签信号进行合波后传输，其中不同的波长对应不同的载波频率；
使用单个光电探测器接收传输的所有波长标签信号，并进行过采样得到数字信号；
根据波长标签信号的波长种数将数字信号对应复制成多路，对每一路数字信号进行移频滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据；
对恢复的基带数据进行降采样和抽样判决以恢复波长标签信号；
其中，所述对每一路数字信号进行移频滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据，包括：
根据公式：，进行移频运算；
根据公式：，进行滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据，其中，/>为左移的点数，/>为信号带宽对应的点序号，/>为载波频率，/>为采样率，/>为傅里叶变化长度，/>为信号带宽；
其中，所述采用强度调制的方式生成不同波长的波长标签信号，并将所有波长标签信号进行合波后传输，包括：
将不同波长的波长标签信号与不同频率的载波频率一一对应；
将每个波长标签信号的数据调制到该波长标签信号所对应的频率的载波上，以进行波长标签信号的电调制；
将电调制后的波长标签信号进行强度调制，并加载到对应波长的光传输信号上，以进行波长标签信号的光调制；
将光调制后的波长标签信号进行合波，并输入到光纤中进行传输。
2.如权利要求1所述的一种频分复用的波长标签实现方法，其特征在于：将电调制后的波长标签信号通过MZ强度调制器、可调光的光衰减器或SOA调制器进行强度调制。
3.如权利要求1所述的一种频分复用的波长标签实现方法，其特征在于：在使用单个光电探测器接收传输的所有波长标签信号后，在进行过采样得到数字信号前，还包括对接收的波长标签信号进行滤波的步骤。
4.一种频分复用的波长标签实现系统，其特征在于，包括：
信号生成单元，其用于采用强度调制的方式生成不同波长的波长标签信号，并将所有波长标签信号进行合波后传输，其中不同的波长对应不同的载波频率；
光电探测器，其用于接收传输的所有波长标签信号；
模数转换器，其用于对接收的所有波长标签信号进行过采样得到数字信号；
数值信号处理单元，其用于根据波长标签信号的波长种数将数字信号对应复制成多路，对每一路数字信号进行移频滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据，并对恢复的基带数据进行降采样和抽样判决以恢复波长标签信号；
其中，所述数值信号处理单元用于：
根据公式：，进行移频运算；
根据公式：，进行滤波运算，以恢复波长标签信号的基带数据，其中，/>为左移的点数，/>为信号带宽对应的点序号，/>为载波频率，/>为采样率，/>为傅里叶变化长度，/>为信号带宽；
所述信号生成单元包括：
频率生成器，其用于将不同波长的波长标签信号与不同频率的载波频率一一对应，并将每个波长标签信号的数据调制到该波长标签信号所对应的频率的载波上，以进行波长标签信号的电调制；
强度调制器，其用于将电调制后的波长标签信号进行强度调制，并加载到对应波长的光传输信号上，以进行波长标签信号的光调制；
合波器，其用于将光调制后的波长标签信号进行合波，并输入到光纤中进行传输。
5.如权利要求4所述的一种频分复用的波长标签实现系统，其特征在于：所述强度调制器为MZ强度调制器、可调光的光衰减器或SOA调制器。
6.如权利要求4所述的一种频分复用的波长标签实现系统，其特征在于：
所述系统还包括电滤波器，所述电滤波器用于对接收的波长标签信号进行滤波。
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