CN113162695B - 一种光层oam信息的传送方法和传送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光层OAM信息的传送方法和传送系统。方法包括给WDM网络中的每一个业务波长分配独立的调制频段，在该调制频段内选取N个频点；发射端将光层OAM信息转换为M个子帧数据，将每个子帧数据的各个bit数据分别映射到相应业务波长的N个频点上，根据每个频点上的bit数据的具体值选择性对该频点进行IDFT变换得到目标数据；接收端对目标数据进行DFT变换得到每个频点对应的bit数据的SNR值的大小确定该bit数据得到子帧数据；对M个子帧数据拼接得到光层OAM信息。本发明不需要使用光滤波器和传统的数据帧传输时采用的时钟同步方案就可以将光层OAM信息解调出来，成本较低，可靠性高。

Description

一种光层OAM信息的传送方法和传送系统

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种光层OAM信息的传送方法和传送系统。

背景技术

ROADM(Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，可重构光分插复用器)网络中各波长的路径可以根据需要灵活变化，同时随着技术的发展，各波长的速率和调制码型也不再固定，可以根据需要进行切换。光层的OAM(Operation Administration andMaintenance)变得非常重要，需要一种技术能够在光物理层传输这些波长级的信息，同时也能够在途径站点(非电中继站)被检测到，增加ROADM网络的管理和可维护性。

在传统的WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)系统中，光层OAM信息一般包括总的光功率、各波长光功率、信号频率、OSNR(Optical Signal Noise Ratio，光信噪比)等。随着更高速率以及相干光技术的发展，每个波长的光层OAM信息包含了更多的信息，例如通道速率、调制码型、通道宽度等。需要在光物理层将光层OAM信息标记到波长上，伴随每个波长传输，并在途径的站点被检测到。在WDM系统中，以80波系统为例计算，每个波长占总功率的1/80，每个波长的叠加光层OAM信息的信号深度为5％，那么每个波长上的光层OAM信号在总功率的占比0.0625％，光层OAM信息的功率值很小，容易被噪声淹没，接收端很难准确地将每个波长上的光层OAM信息解调出来。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光层OAM信息的传送方法和传送系统，其目的在于在发射端采用IDFT变换将光层OAM信息调制到相应的频点上，在接收端采用DFT变换将频点上的数据解调出来，经过相位补偿后叠加的bit数据可以减小噪声的影响，间接提高了bit数据的信噪比，便于接收端确定bit数据的具体值，进而有效识别出光层OAM信息，由此解决光层OAM信息的功率值很小，容易被噪声淹没，接收端很难准确地将每个波长上的光层OAM信息解调出来的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种光层OAM信息的传送方法，所述传送方法包括：

给WDM网络中的每一个业务波长分配独立的调制频段，在该调制频段内选取N个频点；

发射端将光层OAM信息转换为M个子帧数据，将每个所述子帧数据的各个bit数据分别映射到相应业务波长的N个频点上，根据每个频点上对应的bit数据的具体值选择性对该频点进行IDFT变换得到目标数据；

所述接收端接收所述目标数据，并对所述目标数据进行DFT变换得到每个频点对应的bit数据，根据每个bit数据的SNR值的大小确定该bit数据的具体值，从而得到子帧数据；

对M个子帧数据进行拼接得到完整的光层OAM信息。

优选的，所述传送方法包括：

在预设的时间段内，所述发射端向接收端重复循环发送T次同一所述目标数据。

优选的，所述接收端接收所述目标数据，并对所述目标数据进行DFT变换得到每个频点对应的bit数据，根据每个bit数据的SNR值的大小确定该bit数据的具体值，从而得到子帧数据包括：

接收端对T个所述目标数据进行DFT变换得到T个第一数据，分别对T个所述第一数据进行频偏补偿得到T个第二数据；

将T个所述第二数据进行叠加得到第三数据，获取所述第三数据中每个频点的bit数据的SNR值，根据每个频点的bit数据的SNR值与设定阈值的大小关系，确定每个频点的bit数据的具体值，从而得到多个子帧数据。

优选的，所述接收端对T个所述目标数据进行DFT变换得到T个第一数据，分别对T个所述第一数据进行频偏补偿得到T个第二数据包括：

所述接收端对T个所述目标数据进行DFT变换得到T个第一数据；

将T个所述第一数据形成一个数据集合，采用如下公式计算该数据集合的频偏估计值Δf，其中，公式如下：

其中，a_i表示第i个第一数据，a_i ^*表示第i个第一数据的共轭，N等于T；

按照如下公式对每个第一数据进行频偏补偿，得到第二数据，其中，公式如下：

A_i＝a_i·exp(-Δf·(i-1))

其中，A_i表示a_i经过频偏补偿后的第二数据。

优选的，所述根据每个频点上对应的bit数据选择性对该频点进行IDFT变换得到目标数据包括：

如果该频点对应的bit数据为“1”，对该频点进行IDFT变换，如果该频点对应的bit数据为“0”，则不对该频点进行IDFT变换，从而将各个bit数据调制到相应业务波长上，得到目标数据；

所述根据每个频点的bit数据的SNR值与设定阈值的大小关系，确定每个频点的bit数据的具体值，从而得到多个子帧数据包括：

如果该频点的bit数据的SNR值大于设定阈值，则该频点的bit数据为“1”，如果该频点的bit数据的SNR值不大于设定阈值，则该频点的bit数据为“0”，依次获取每个频点上的bit数据以得到子帧数据。

优选的，所述根据频点上对应的bit数据选择性对该频点进行IDFT变换得到目标数据包括：

如果该频点对应的bit数据为“0”，对该频点进行IDFT变换，如果该频点对应的bit数据为“1”，则不对该频点进行IDFT变换，从而将各个bit数据调制到相应业务波长上，得到目标数据；

所述根据每个频点的bit数据的SNR值与设定阈值的大小关系，确定每个频点的bit数据的具体值，从而得到多个子帧数据包括：

如果该频点的bit数据的SNR值大于设定阈值，则该频点的bit数据为“0”，如果该频点的bit数据的SNR值不大于设定阈值，则该频点的bit数据为“1”，依次获取每个频点上的bit数据以得到子帧数据。

优选的，所述发射端将光层OAM信息转换为M个子帧数据包括：

根据光层OAM信息的大小、子帧序号所占用的位数和频点的数目N得到传输该光层OAM信息所需要的时间片个数M，以将该光层OAM信息划分为M个分片数据，并按照顺序为每个分片数据分配子帧序号；

将所述子帧序号和所述分片数据进行整合，得到M个子帧数据。

优选的，所述对M个子帧数据进行拼接得到完整的光层OAM信息包括：

对每一个所述子帧数据进行解析得到子帧序号和分片数据，根据子帧序号对M个分片数据进行拼接得到完整的光层OAM信息。

优选的，所述光层OAM信息包括：通道速率、调制码型、通道带宽、光功率和信号频率。

第二方面，本发明提供了一种光层OAM信息的传送系统，所述传送系统包括发射端和接收端，所述发射端和所述接收端相互配合完成如第一方面所述的传送方法。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：

在本发明中，在发射端采用IDFT变换将光层OAM信息调制到相应的频点上，在接收端采用DFT变换将频点上的数据解调出来，经过相位补偿后叠加的bit数据可以减小噪声的影响，间接提高了bit数据的信噪比，便于接收端确定bit数据的具体值，进而有效识别出光层OAM信息。另一方面，不需要使用光滤波器和传统的数据帧传输时采用的时钟同步方案就可以将光层OAM信息解调出来，成本较低，可靠性高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种光层OAM信息的传送方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种子帧数据的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种bit数据的信噪比与频点的关系示意图；

图4是本发明实施例提供的一种光层OAM信息的传送系统的结构示意图；

图5是本发明实施提供的另一种光层AOM信息的传送系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1：

参阅图1，为了减小识别每个波长上的光层OAM信息的难度，本实施例提供了一种光层OAM信息的传送方法，所述传送方法包括如下步骤：

步骤101：给WDM网络中的每一个业务波长分配独立的调制频段，在该调制频段内选取N个频点。

在本实施例中，首先给WDM网络中的每个波长分配一个相互独立调制频段，并在该调制频段选择N个频点，每个业务波长将需要携带的信息映射到各自频段内的N个频点上。

例如，总的调制频段范围为500k～1MHz，每个业务波长分配的调制范围为500Hz，在500Hz内分配24个频点，每个频点的间隔为20Hz，第一个业务波长使用的频点为f0＝500000Hz、f1＝500020Hz、f2＝500040Hz......f23＝500460Hz，第2个业务波长使用的频点为f0＝500500Hz、f1＝500520Hz、f2＝500540Hz.......f23＝500960Hz。

步骤102：发射端将光层OAM信息转换为M个子帧数据，将每个所述子帧数据的各个bit数据分别映射到相应业务波长的N个频点上，根据每个频点上对应的bit数据的具体值选择性对该频点进行IDFT变换得到目标数据。

在本实施例中，发射端将光层OAM信息转换为M个子帧数据，将每个所述子帧数据的各个bit数据分别映射到相应业务波长的N个频点上，在发射端根据该波长需要承载的所有频点上对应的bit数据选择性对该频点进行IDFT变换得到在随时间变化的目标数据。

其中，所述光层OAM信息包括：通道速率、调制码型、通道带宽、光功率和信号频率。

其中，光层OAM信息为二进制数据。每个频点对应一个bit位的数据信息，那么每个业务波长每次只能携带N个bit位的数据信息，因此需要分批传送光层OAM信息。在分批传送光层OAM信息时，为了便于接收端还原出完整的光层OAM信息，需要为每一批次传输的数据设置一个子帧序号，进而保证接收端能够根据子帧序号组帧。

基于前述分析，在本实施例中，首先规划子帧序号所需要占用的位数，然后根据光层OAM信息的大小、子帧序号所占用的位数和频点的数目N得到传输该光层OAM信息所需要的时间片个数M，以将该光层OAM信息划分为M个分片数据，具体地，获取频点数目N和子帧序号所占用的位数的差值，然后用光层OAM信息的大小除以该差值，即可得到时间片个数M，然后按照顺序为每个分片数据分配子帧序号；将所述子帧序号和所述分片数据进行整合，得到M个子帧数据。

为了便于理解前述过程，下面结合图2进行解释说明：例如，频点数目为24，光层OAM信息的数据总量为896bit，子帧序号需要占用8bit，则每次业务波长可携带的净荷数据量为16bit，时间片个数M为56，然后将光层OAM信息划分为56个分片数据，并为每个分片数据分配一个子帧序号，最后将子帧序号与分片数据进行整合，得到56个子帧数据。即，将这896bit分装到56个子帧数据中，每个子帧数据所对应的净荷数据量为16bit，16bit作为净荷包封在每个长度为24bit的子帧数据中，子帧结构以及封装过程如图2，前8bit表征子帧序号，9～24bit作为净荷。

在优选的实施例中，为了保证数据的准确性，可以为每一个子帧数据设置校验位，此种情况下每次业务波长可携带的净荷数据量会相应减少，具体计算过程为：获取频点数目N、子帧序号所占用的位数和校验位所占用的位数的差值，然后用光层OAM信息的大小除以该差值，即可得到时间片个数M，然后按照顺序为每个分片数据分配子帧序号；将所述子帧序号和所述分片数据进行整合，得到M个子帧数据。

在设置后子帧数据后，将每个所述子帧数据的各个bit数据分别映射到相应业务波长的N个频点上，根据每个频点上对应的bit数据的具体值选择性对该频点进行IDFT变换得到目标数据。

在可选的实施例中，如果该频点对应的bit数据为“1”，对该频点进行IDFT变换，如果该频点对应的bit数据为“0”，则不对该频点进行IDFT变换，从而将各个bit数据调制到相应业务波长上，得到目标数据。例如第一个子帧数据的24bit包含的信息为0xa0a000(0x1010 0000 1010 0000 00000000)，那么对应的f23，f21，f15，f13将调制，其它频点不调制，持续一段时间后再切换到下一个子帧数据。

在另一个可选的实施例中，如果该频点对应的bit数据为“0”，对该频点进行IDFT变换，如果该频点对应的bit数据为“1”，则不对该频点进行IDFT变换，从而将各个bit数据调制到相应业务波长上，得到目标数据。

在获取目标数据后，在预设的时间段内，所述发射端向接收端重复循环发送T次同一所述目标数据，然后再发送下一个目标数据。其中，T可以等于10或者其他数值，在此不做具体限定。

步骤103：所述接收端接收所述目标数据，并对所述目标数据进行DFT变换得到每个频点对应的bit数据，根据每个bit数据的SNR值的大小确定该bit数据的具体值，从而得到子帧数据。

对于同一所述目标数据，由于发送端会持续一个相对较长的时间，接收端会在这个稳定的时间内对目标数据进行DFT变换得到每个频点对应的bit数据，根据每个bit数据的SNR值的大小确定该bit数据的具体值，从而得到子帧数据。

具体地，接收端对T个所述目标数据进行DFT变换得到T个第一数据，分别对T个所述第一数据进行频偏补偿得到T个第二数据；将T个所述第二数据进行叠加得到第三数据，获取所述第三数据中每个频点的bit数据的SNR值，根据每个频点的bit数据的SNR值与设定阈值的大小关系，确定每个频点的bit数据的具体值，从而得到多个子帧数据。其中，第二数据中不可避免的携带有噪声，而噪声的相位具有随机性，在将T个第二数据进行数据叠加后，大部分噪声可以被抵消掉，增加的幅值非常微弱，而经过频偏补偿的第二数据的相位基本一致，经过数据叠加后可以大幅度增加有效数据的幅值，可以提高频点的信噪比。

在实际应用场景下，可以按照如下方式获取第二数据：所述接收端对T个所述目标数据进行DFT变换得到T个第一数据；

将T个所述第一数据形成一个数据集合，采用如下公式计算该数据集合的频偏估计值Δf，其中，公式如下：

其中，a_i表示第i个第一数据，a_i ^*表示第i个第一数据的共轭，N等于T；

按照如下公式对每一个第一数据进行频偏补偿，得到第二数据，其中，公式如下：

A_i＝a_i·exp(-Δf·(i-1))

其中，A_i表示a_i经过频偏补偿后的第二数据。

在本实施例中，由于发射端和接收端的时钟频源存在差异，且接收端没有时钟同步装置进行同步，在实际实验中，这T组数据的相位基本上呈现线性变化，所以根据时间顺序将FFT的结果每T个为一组对每个频点相位进行独立估计并补偿，将这T个数据的FFT结果都进行相应相位的补偿，也就是每组数据独立进行相位补偿。

其中，步骤103的“根据每个bit数据的SNR值的大小确定该bit数据的具体值”的策略与步骤102的调制策略是相对应的，在可选地实施例中，如果在步骤102的调制策略为：bit数据为“1”时调制，bit数据为“0”时不调制，则在步骤130中的还原方式为：如果该频点的bit数据的SNR值大于设定阈值，则该频点的bit数据为“1”，如果该频点的bit数据的SNR值不大于设定阈值，则该频点的bit数据为“0”，依次获取每个频点上的bit数据以得到子帧数据。如图4所示，如果设定阈值为0dB，bit数据的SNR值大于0时，bit数据对应的具体值为1。

在另一个可选地实施例中，如果在步骤102的调制策略为：bit数据为“0”时调制，bit数据为“1”时不调制，如果该频点的bit数据的SNR值大于设定阈值，则该频点的bit数据为“0”，如果该频点的bit数据的SNR值不大于设定阈值，则该频点的bit数据为“1”，依次获取每个频点上的bit数据以得到子帧数据。

在实际应用场景下，可以将接收端可以将接收到的目标数据保存到RAM中，当RAM存满后即进行DFT变换得到第一数据，并保存第一数据，持续地进行上述存储和变换的操作，并根据时间顺序将第一数据每T个为一组对每个频点的相位进行补偿。

步骤104：对M个子帧数据进行拼接得到完整的光层OAM信息。

在本实施例中，对每一个所述子帧数据进行解析得到子帧序号和分片数据，根据子帧序号对M个分片数据进行拼接得到完整的光层OAM信息。

在本实施例中，在发射端采用IDFT变换将光层OAM信息调制到相应的频点上，在接收端采用DFT变换将频点上的数据解调出来，经过调制的bit数据可以减小噪声的影响，间接提高了bit数据的信噪比，便于接收端确定bit数据的具体值，进而有效识别出光层OAM信息。另一方面，不需要使用光滤波器和传统的数据帧传输时采用的时钟同步方案就可以将光层OAM信息解调出来，成本较低，可靠性高。

实施例2：

参阅图4，本实施例还提供了一种光层OAM信息的传送系统，其所述传送系统包括发射端和接收端，所述发射端和所述接收端相互配合完成实施例1所述的传送方法。

具体地，参阅图5，发射端包括可调光衰减器VOA和波分复用器，接收端包括多级光放大器OA，每一级光放大器均设置有APD、AD转换器和数据处理单元，其中，APD与光放大器连接，AD转换器与APD连接，数据处理单元与AD转换器连接。

在本实施例中，发射端用于将光层OAM信息转换为M个子帧数据，将每个所述子帧数据的各个bit数据分别映射到相应业务波长的N个频点上，所述可调光衰减器VOA用于根据每个频点上对应的bit数据的具体值选择性对该频点进行IDFT变换得到目标数据。

所述波分复用器用于将多个业务波长上携带的目标数据合成一束光信号后，通过主干光纤将目标数据发送至光放大器OA，光放大器OA用于对目标数据进行放大，并将目标数据分为两部分，一部分光信号沿着主干光纤继续传送至下一个光放大器，另一部分光信号发送至APD。所述APD用于将光信号转换为电信号，所述AD转换器用于将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号发送至数据处理单元。

所述数据处理单元对数字形式的所述目标数据进行DFT变换得到每个频点对应的bit数据，根据每个bit数据的SNR值的大小确定该bit数据的具体值，从而得到子帧数据。所述数据处理单元的具体实现过程详见实施例1的步骤103和步骤104，在此不再赘述。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光层OAM信息的传送方法，其特征在于，所述传送方法包括：

给WDM网络中的每一个业务波长分配独立的调制频段，在该调制频段内选取N个频点；

发射端将光层OAM信息转换为M个子帧数据，将每个所述子帧数据的各个bit数据分别映射到相应业务波长的N个频点上，根据每个频点上对应的bit数据的具体值选择性对该频点进行IDFT变换得到目标数据；在预设的时间段内，所述发射端向接收端重复循环发送T次同一所述目标数据；

所述接收端接收所述目标数据，并对所述目标数据进行DFT变换得到每个频点对应的bit数据，根据每个bit数据的SNR值的大小确定该bit数据的具体值，从而得到子帧数据；包括：接收端对T个所述目标数据进行DFT变换得到T个第一数据，分别对T个所述第一数据进行频偏补偿得到T个第二数据；将T个所述第二数据进行叠加得到第三数据，获取所述第三数据中每个频点的bit数据的SNR值，根据每个频点的bit数据的SNR值与设定阈值的大小关系，确定每个频点的bit数据的具体值，从而得到多个子帧数据；

对M个子帧数据进行拼接得到完整的光层OAM信息。

2.根据权利要求1所述的传送方法，其特征在于，所述接收端对T个所述目标数据进行DFT变换得到T个第一数据，分别对T个所述第一数据进行频偏补偿得到T个第二数据包括：

所述接收端对T个所述目标数据进行DFT变换得到T个第一数据；

将T个所述第一数据形成一个数据集合，采用如下公式计算该数据集合的频偏估计值Δf，其中，公式如下：

其中，a_i表示第i个第一数据，a_i ^*表示第i个第一数据的共轭，N等于T；

按照如下公式对每个第一数据进行频偏补偿，得到第二数据，其中，公式如下：

A_i＝a_i·exp(-Δf·(i-1))

其中，A_i表示a_i经过频偏补偿后的第二数据。

3.根据权利要求1所述的传送方法，其特征在于，所述根据每个频点上对应的bit数据选择性对该频点进行IDFT变换得到目标数据包括：

如果该频点对应的bit数据为“1”，对该频点进行IDFT变换，如果该频点对应的bit数据为“0”，则不对该频点进行IDFT变换，从而将各个bit数据调制到相应业务波长上，得到目标数据；

所述根据每个频点的bit数据的SNR值与设定阈值的大小关系，确定每个频点的bit数据的具体值，从而得到多个子帧数据包括：

如果该频点的bit数据的SNR值大于设定阈值，则该频点的bit数据为“1”，如果该频点的bit数据的SNR值不大于设定阈值，则该频点的bit数据为“0”，依次获取每个频点上的bit数据以得到子帧数据。

4.根据权利要求1所述的传送方法，其特征在于，所述根据频点上对应的bit数据选择性对该频点进行IDFT变换得到目标数据包括：

如果该频点对应的bit数据为“0”，对该频点进行IDFT变换，如果该频点对应的bit数据为“1”，则不对该频点进行IDFT变换，从而将各个bit数据调制到相应业务波长上，得到目标数据；

所述根据每个频点的bit数据的SNR值与设定阈值的大小关系，确定每个频点的bit数据的具体值，从而得到多个子帧数据包括：

如果该频点的bit数据的SNR值大于设定阈值，则该频点的bit数据为“0”，如果该频点的bit数据的SNR值不大于设定阈值，则该频点的bit数据为“1”，依次获取每个频点上的bit数据以得到子帧数据。

5.根据权利要求1所述的传送方法，其特征在于，所述发射端将光层OAM信息转换为M个子帧数据包括：

根据光层OAM信息的大小、子帧序号所占用的位数和频点的数目N得到传输该光层OAM信息所需要的时间片个数M，以将该光层OAM信息划分为M个分片数据，并按照顺序为每个分片数据分配子帧序号；

将所述子帧序号和所述分片数据进行整合，得到M个子帧数据。

6.根据权利要求5所述的传送方法，其特征在于，所述对M个子帧数据进行拼接得到完整的光层OAM信息包括：

对每一个所述子帧数据进行解析得到子帧序号和分片数据，根据子帧序号对M个分片数据进行拼接得到完整的光层OAM信息。

7.根据权利要求1所述的传送方法，其特征在于，所述光层OAM信息包括：通道速率、调制码型、通道带宽、光功率和信号频率。

8.一种光层OAM信息的传送系统，其特征在于，所述传送系统包括发射端和接收端，所述发射端和所述接收端相互配合完成如权利要求1～7任一项所述的传送方法。

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