CN113810149B - 一种波长标签传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波长标签传输方法：对波长标签映射方式引入偏振维度，所述偏振维度为X偏振态或Y偏振态；在发射端，对光信号的不同偏振态分别加载波长标签信息，且不同偏振态上的标识信息不同；在接收端，获得光信号的不同偏振态的波长标签信息，得到不同偏振态上的标识信息。本发明可以结合光信号偏振维度，支持进行偏振维度波长标签加载，增强了系统的可扩展性，可以降低系统中频点数目的需求；本发明在不改变现有系统结构，不增加现有系统接口数量，不增加额外光器件情况下，在波分复用系统中加入了波长标签管理功能，实现波长标签加载和解调。本发明还提供了相应的波长标签传输装置。

Description

一种波长标签传输方法及装置

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种波长标签传输方法及装置。

背景技术

波长标签技术用于实现WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)网络尤其是波长可动态重构的光分插复用系统中的纯光层的波长踪迹功能，能区分来自不同网络系统单元中不同波长通道。波长标签技术通过系统发射端为每个波长通道信号增加波长标签信息，并在波长路径上的各点来检测和识别经过该点的各个波长通道信号的波长标签信息，来实现波长路径的监测及自动发现等功能。波长标签信息包含着业务波长、中心波长、单波光功率等信息，因此仅通过检测波长标签信息就能对各业务不同波长通道的波长信息和光功率水平进行监测和管理。

为了实现光标记的功能，业内已经提出了时分复用标记技术、时域调幅标记技术、频域子载波标记技术等方法。这些前方法中的波长标签加载技术方案，大体上都是或类似在系统中通过增加EVOA(Electrical Variable Optical Attenuator，电可调光衰减器)部分或者利用VMUX(Variable Multiplexer，可调光功率波分复用器)中VOA(VariableOptical Attenuator，可调光衰减器)外加载波长标签信息，检测端采用纯功率强度维度调制和强度检测。上述技术方案，随着系统波长数和网元数目地增加，会导致对应网络系统中波长通道的所需总频点数也增加，在接收端做频谱分析变换时所需达到的精度较高，导致系统复杂，实用成本增加受限。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种新型波长标签传输方案，本发明引入偏振维度，可以降低系统中频点数目的需求和系统负责度，同时提高了系统扩展性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种波长标签传输方法，所述方法包括：

对波长标签映射方式引入偏振维度，所述偏振维度为X偏振态或Y偏振态；

在发射端，对光信号的不同偏振态分别加载波长标签信息，且不同偏振态上的标识信息不同；

在接收端，获得光信号的不同偏振态的波长标签信息，得到不同偏振态上的标识信息。

本发明的一个实施例中，所述对波长标签映射方式引入偏振维度，具体为：光信号有X偏振态和Y偏振态两个维度，在加载波长标签信息时对每一个频点只选择其中一个偏振维度进行加载。

本发明的一个实施例中，将n个频点的波长标签信息加载在X偏振态或Y偏振态上，实现同波长不同网元的区分，网元数目为2ⁿ，其中n为波长标签信息的频点数目。本发明的一个实施例中，

按照本发明的另一方面，还提供了一种波长标签传输装置，包括偏振相关波长标签加载单元和偏振相关波长标签检测单元，其中：

所述偏振相关波长标签加载单元，用于在发射端，对光信号的不同偏振态分别加载波长标签信息，且不同偏振态上的标识信息不同；

所述偏振相关波长标签检测单元，用于在接收端，获得光信号的不同偏振态的波长标签信息，得到不同偏振态上的标识信息。

本发明的一个实施例中，所述偏振相关波长标签加载单元包括调制低频信号加载单元和偏振合束器，其中：

所述调制低频信号加载单元，包括X偏振光调制器和Y偏振光调制器，用于分别对X偏振光或Y偏振光加载上调制低频信号即波长标签信息；

所述偏振合束器，用于实现对加载了波长标签信息的X偏振光或Y偏振光的复用输出，输出中包括业务信号和波长标签信息。

本发明的一个实施例中，所述偏振相关波长标签检测单元包括偏振分束器、光电转换模块、放大滤波模块、模数转换模块和数字处理单元，其中：

所述偏振分束器：用于在接收端将光信号通过一个PBS偏振分束器分出两个偏振光；

所述光电转换模块，光电转换模块：包括两个光电转换单元，即X偏振光电转换单元和Y偏振光光电转换单元，分别将两个正交偏振光信号进行光电转换，X偏振光光电转换单元输出X偏振电信号，Y偏振光光电转换单元输出Y偏振电信号；

所述放大滤波模块，包含两个放大滤波单元，即X偏振放大滤波单元和Y偏振放大滤波单元，电信号通过放大滤波单元后滤掉高频信号将低频信号接收出来，低频信号中包含波长标签信息；

所述模数转换模块，包含两个模数转换单元，即X偏振模数转换单元和Y偏振模数转换单元，X偏振模数转换单元对X偏振放大滤波单元输出的低频信号进行采样转换成数字信号，Y偏振模数转换单元对Y偏振放大滤波单元输出的低频信号进行采样转换成数字信号；

数字处理单元：用于接收X偏振模数转换单元和Y偏振模数转换单元接收的数字信号，将X偏振态和Y偏振态初始光信号对应的带有波长标签信息的频谱恢复出来。

本发明的一个实施例中，所述偏振相关波长标签加载单元包括激光器、数字信号处理器、调制器、微程序控制接口单元和通信接口，其中：

所述激光器，用于输出所需功率的光信号；

所述数字信号处理器，用于对高速业务电信号进行发送或接收，与后端调制器相连接，驱动其进行电光调制产生高速业务光信号；

所述调制器，在高速高带宽调制器内部的X偏振臂和Y偏振臂上分别有其均衡部分或者可调光衰减部分，用于调整改变X偏振臂和Y偏振臂上的光信号强度大小；

微程序控制接口单元，用于直接控制调制器的X偏振臂和Y偏振臂上光强度调节部分，并对相干光模块内部器件进行通信控制命令；

所述通信接口，用于相干光模块内部与外部的通信功能，并且用于接收来自于波长标签映射单元发出的波长标签信息。

本发明的一个实施例中，所述偏振相关波长标签加载单元包括激光器、数字信号处理器、调制器和控制接口，其中：

所述激光器，用于输出所需功率的光信号；

所述数字信号处理器，用于对高速业务电信号进行发送或接收，与后端调制器相连接，驱动其进行电光调制产生高速业务光信号；

所述调制器，在高速高带宽调制器内部的X偏振臂和Y偏振臂上分别有其光功率均衡部分或者可调光衰减部分，用于调整改变X偏振臂和Y偏振臂上的光信号强度大小；

所述控制接口，用于控制调制器的X偏振臂和Y偏振臂上光强度调谐实现功能，还实现相干光模块与外部的通信功能。

本发明的一个实施例中，所述偏振相关波长标签加载单元还包括相干光模块控制单元，所述相干光模块控制单元，用于接收来自于波长标签映射单元发出的波长标签信息，以及接受反馈控制单元输出的当前工作值，并对相干光模块内部器件进行通信控制命令。

本发明的一个实施例中，所述偏振相关波长标签加载单元还包括反馈控制单元，所述反馈控制单元用于通过控制接口对光模块中调制器内X偏振臂和Y偏振臂上光功率检测获取当前工作状态值，发送反馈给相干光模块控制单元。

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：

(1)本发明可以结合光信号偏振维度，支持进行偏振维度波长标签加载，增强了系统的可扩展性，可以降低系统中频点数目的需求(随着系统波长数的增加而增加，也随网元数的增加而增加，对应波长通道的总频点数也响应增加)；

(2)同时本发明在不改变现有系统结构，不增加现有系统接口数量，不增加额外光器件情况下，在波分复用系统(相干光模块/光器件内部)中加入了波长标签管理功能，实现波长标签加载和解调；

(3)本发明除了支持常规波长标签加载方式以外，也可以支持偏振复用光波长标签信息的加载，其具体波长标签加载/调顶实现方式得益于集成光器件，实现方式简单。

附图说明

图1为光网络系统中通用波长标签传输方式及功能块划分示意图；

图2为本具有X和Y偏振态的不同频点标签信息示意图；

图3为本发明实施例一中偏振相关波长标签信息映射方式方法示意图；

图4为本发明实施例二中偏振相关波长标签加载单元功能实现结构示意图；

图5为本发明实施例三中偏振相关波长标签检测单元功能实现结构示意图；

图6为本发明实施例四中偏振相关光波长标签加载调制装置示意图；

图7为本发明实施例五中偏振相关光波长标签加载调制装置示意图。

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。

为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种新型波长标签传输方法，包括：

对波长标签映射方式引入偏振维度，所述偏振维度为X偏振态或Y偏振态；其中，对波长标签映射方式引入偏振维度，具体为：光信号有X偏振态和Y偏振态两个维度，在加载波长标签信息时对每一个频点只选择其中一个偏振维度进行加载；

在发射端，对光信号的不同偏振态分别加载波长标签信息，且不同偏振态上的标识信息不同；

在接收端，获得光信号的不同偏振态的波长标签信息，得到不同偏振态上的标识信息。

通过在多个不同频点上分别在X偏振态和Y偏振态上调制不同的标识信息，实现同波长不同网元的区分，例如，将n个频点的波长标签信息加载在X偏振态或Y偏振态上，实现同波长不同网元的区分，网元数目为2ⁿ，其中n为波长标签信息的频点数目。

图1为光网络系统中通用波长标签传输架构划分示意图。架构中包含了四部分，第一部分是波长标签映射单元，决定了波长标签信息的映射方式及映射关系；第二部分是波长标签加载单元(即发射端)，将波长标签信息进行调制发射，从而实现调顶的功能；第三部分是光链路，一般是实际传输光纤链路；第四部分是波长标签检测单元(即接收端)，将波长标签信息进行接收解调。

如图2所示，为本发明新型波长标签传输方法的原理示意图：

首先，在波长标签映射单元，对于波长标签映射方式，引入了偏振态这一维度，所述偏振维度为X偏振态或Y偏振态。具体地，光信号有X偏振态和Y偏振态两个维度，在加载波长标签信息时对每一个频点只选择其中一个偏振维度进行加载。在加载波长标签信息时可选择一个偏振维度进行加载(即不是X偏振态就是Y偏振态)。

其次，在发射端，即波长标签加载单元，对光信号的不同偏振态(X偏振态或Y偏振态)分别加载波长标签信息；(传统波长标签加载，不区分偏振态对整个光信号加载波长标签信息；而本发明区分了光信号的X偏振态和Y偏振态，并选择其中一个偏振态对其加载波长标签信息)；

最后，在接收端，即波长标签检测单元。核心利用一个偏振分束器(PBS，Polarization Beam Splitter)和两个PD(Photo-Diode，光电二极管)光电转换单元，最后进行数字信号处理，提取波长标签信息。

实施一

偏振相关波长标签信息映射方式与常规波长标签信息映射方式最大的差别在于光信号中引入了两个偏振态，即X偏振态和Y偏振态，增加了偏振维度相关的信息。

本发明实施例提供一种偏振相关波长标签信息映射方式，该实施例仅仅是采用偏振相关波长标签映射的一个具体实施例，不仅限于此，后续只要参照此扩展地偏振相关波长标签方式都属于本发明范畴。具体描述如下：

根据全网络需要，某个光波长通道所加载波长标签信息需要通过k个低频调频来标识。如图3所示，假设k＝10，为f₁～f₁₀ 10个频点信息。λ₁波长通道加载波长标签信息映射如下：在X偏振光和Y偏振光上分别调制不同的标识信息，即调制低频信号；X偏振光上调制X＝f_{1，3，5，7，9}；Y偏振光上调制Y＝f_{2，4，6，8，10}的低频信息。

在整个网络中，所有波长λ₁就采用了f₁～f₁₀ 10个频点，其映射方式(频点)统一容易定位区分波长，不随波长改变而使得频点信息变化。

同波长不同网元区分方式为：通过10个频点的偏振维度，理论最大可以支持的区分网元数目为2^10个。

网元1：X＝f_{1，2，，3，4，5，6，7，8，9，10}；Y＝0

网元2：X＝f_{1，2，，3，4，5，6，7，8，9}；Y＝f₁₀

网元3：X＝f_{1，2，，3，4，5，6，7，8，10}；Y＝f₉

网元4：X＝f_{1，2，，3，4，5，6，7，8}，；Y＝f_9，10

网元5：X＝f_{1，2，，3，4，5，6，7，9，10}；Y＝f₈

........

实施二

参见图4所示，本发明实施例提供了一种偏振相关波长标签加载单元的结构，包括调制低频信号加载单元和偏振合束器，其中：

调制低频信号加载单元，包括X偏振光调制器和Y偏振光调制器，用于分别对X偏振光或Y偏振光加载上调制低频信号即波长标签信息，例如X偏振光加载fm、Y偏振光加载fn，且波长标签信息fm和fn分别不同；

其中，在相干传输系统中，高速光传输信号(即业务信号)具有X偏振态和Y偏振态两种，分为X偏振光和Y偏振光；

偏振合束器，用于实现对加载了波长标签信息的X偏振光和Y偏振光的复用输出，输出中包括业务信号和波长标签信息。

实施三

参见图5所示，本发明实施例提供一种偏振相关波长标签检测单元的结构，包括：

偏振分束器：用于在接收端将光信号通过一个PBS偏振分束器分出两个偏振光；由于分别在X偏振光和Y偏振光上加载了不同的波长标签信息，因此需在接收端先通过一个PBS偏振分束器分出两个偏振光；

光电转换模块：包括两个光电转换单元，即X偏振光电转换单元和Y偏振光光电转换单元，分别将两个正交偏振光信号进行光电转换，X偏振光光电转换单元输出X偏振电信号，Y偏振光光电转换单元输出Y偏振电信号；

放大滤波模块：包含两个放大滤波单元，即X偏振放大滤波单元和Y偏振放大滤波单元，电信号通过放大滤波单元后滤掉高频信号将低频信号接收出来，低频信号中包含波长标签信息；

模数转换模块：包含两个模数转换单元，即X偏振模数转换单元和Y偏振模数转换单元，X偏振模数转换单元对X偏振放大滤波单元输出的低频信号进行采样转换成数字信号，Y偏振模数转换单元对Y偏振放大滤波单元输出的低频信号进行采样转换成数字信号；

数字处理单元：用于接收X偏振模数转换单元和Y偏振模数转换单元接收的数字信号，将X偏振态和Y偏振态初始光信号对应的带有波长标签信息的频谱恢复出来。

实施四

参见图6所示，本发明实施例提供一种所述偏振相关波长标签加载单元的具体实现方式(单盘外控制)，包括激光器、数字信号处理器、调制器、控制接口、相干光模块控制单元和反馈控制单元。其中DSP、激光器、调制器和控制接口在相干光模块内，相干光模块控制单元、反馈控制单元在业务单盘上即相干光模块以外。其中：

激光器，光模块内光源单元，其用于输出所需功率的光信号；

数字信号处理器，用于对高速业务电信号进行发送或接收，与后端调制器相连接，驱动其进行电光调制产生高速业务光信号；

调制器，在高速高带宽调制器内部的X偏振臂(VOA_X)和Y偏振臂(VOA_Y)上分别有其光功率均衡部分或者可调光衰减部分VOA(Variable Optical Attenuator)，其作用是调整改变X偏振臂和Y偏振臂上的光信号强度大小。因此可以分别对X和Y偏振光加载上调制低频信号，及调波长标签信息加载。

控制接口，用于控制调制器X偏振臂和Y偏振臂上光强度调谐实现功能，还实现相干光模块与外部的通信功能。

进一步，所述偏振相关波长标签加载单元还包括：

相干光模块控制单元，用于接收来自于波长标签映射单元发出的波长标签信息，以及接受反馈控制单元输出的当前工作值，并对相干光模块内部器件进行通信控制命令。

反馈控制单元，用于通过控制接口对光模块中调制器内X偏振臂和Y偏振臂上光功率检测获取当前工作状态值，发送反馈给相干光模块控制单元。其中工作状态值可包括当前光功率和或者调制深度。

实施五

参见图7所示，本发明实施例提供的另一种所述偏振相关波长标签加载单元的具体实现方式(相干光模块内部微程序控制接口单元直接控制)。包括激光器、数字信号处理器、调制器、微程序控制接口单元和通信接口，上述部分全在相干光模块内实现，即通过光模块内置MCU对直接控制进行波长标签加载。

激光器，光模块内的光源单元，其作用输出所需功率的光信号；

数字信号处理器，光模块内对高速业务电信号进行发送/接收处理单元，与后端调制器相连接，驱动其进行电光调制产生高速业务光信号；

调制器，在高速高带宽调制器内部的X偏振臂和Y偏振臂上分别有其均衡部分或者可调光衰减部分VOA(Variable Optical Attenuator)，其作用是调整改变X偏振臂和Y偏振臂上的光信号强度大小。因此可以分别对X偏振臂和Y偏振光加载上调制低频信号，及调顶/波长标签加载。

微程序控制接口单元，除了用于直接控制调制器的X偏振臂和Y偏振臂上光强度调节部分，还实现对相干光模块内部器件进行通信控制命令。

通信接口，主要用于相干光模块内部与外部的通信功能，同时还用于传递来自于波长标签信息单元映射出的波长标签信息。

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 (7)

1.一种波长标签传输方法，其特征在于，所述方法包括：

对波长标签映射方式引入偏振维度，所述偏振维度为 X偏振态或Y偏振态；

在发射端，对光信号的不同偏振态分别加载波长标签信息，且不同偏振态上的标识信息不同；

在接收端，获得光信号的不同偏振态的波长标签信息，得到不同偏振态上的标识信息；

所述对波长标签映射方式引入偏振维度，具体为：光信号有X偏振态和Y偏振态两个维度，在加载波长标签信息时对每一个频点只选择其中一个偏振维度进行加载；

将n个频点的波长标签信息加载在X偏振态或Y偏振态上，其中n为某个光波长通道所加载波长标签信息需要的低频调频信号的个数。

2.如权利要求1所述的波长标签传输方法，其特征在于，将n个频点的波长标签信息加载在X偏振态或Y偏振态上，实现同波长不同网元的区分，网元数目为。

3.一种波长标签传输装置，其特征在于，包括偏振相关波长标签加载单元和偏振相关波长标签检测单元，其中：

所述偏振相关波长标签加载单元，用于在发射端，对光信号的不同偏振态分别加载波长标签信息，且不同偏振态上的标识信息不同；将n个频点的波长标签信息加载在X偏振态或Y偏振态上，其中n为某个光波长通道所加载波长标签信息需要的低频调频信号的个数；

其中，所述偏振相关波长标签加载单元包括激光器、数字信号处理器、调制器、微程序控制接口单元其中：所述激光器，用于输出所需功率的光信号；所述数字信号处理器，用于对高速业务电信号进行发送或接收，与后端调制器相连接，驱动其进行电光调制产生高速业务光信号；所述调制器，在高速高带宽调制器内部的X偏振臂和Y偏振臂上分别有其均衡部分或者可调光衰减部分，用于调整改变X偏振臂和Y偏振臂上的光信号强度大小；

还包括通信接口和微程序控制接口单元，所述微程序控制接口单元，用于直接控制调制器的X偏振臂和Y偏振臂上光强度调节部分，并对相干光模块内部器件进行通信控制命令，所述通信接口，用于相干光模块内部与外部的通信功能，并且用于接收来自于波长标签映射单元发出的波长标签信息；

或者，还包括控制接口，所述控制接口，用于控制调制器的X偏振臂和Y偏振臂上光强度调谐实现功能，还实现相干光模块与外部的通信功能；

所述偏振相关波长标签检测单元，用于在接收端，获得光信号的不同偏振态的波长标签信息，得到不同偏振态上的标识信息。

4.如权利要求3所述的波长标签传输装置，其特征在于，所述偏振相关波长标签加载单元包括调制低频信号加载单元和偏振合束器，其中：

所述调制低频信号加载单元，包括X偏振光调制器和Y偏振光调制器，用于分别对X偏振光或Y偏振光加载上调制低频信号即波长标签信息；

所述偏振合束器，用于实现对加载了波长标签信息的X偏振光或Y偏振光的复用输出，输出中包括业务信号和波长标签信息。

5.如权利要求3所述的波长标签传输装置，其特征在于，所述偏振相关波长标签检测单元包括偏振分束器、光电转换模块、放大滤波模块、模数转换模块和数字处理单元，其中：

所述偏振分束器：用于在接收端将光信号通过一个PBS偏振分束器分出两个偏振光；

所述光电转换模块，光电转换模块：包括两个光电转换单元，即X偏振光电转换单元和Y偏振光光电转换单元，分别将两个正交偏振光信号进行光电转换，X偏振光光电转换单元输出X偏振电信号，Y偏振光光电转换单元输出Y偏振电信号；

所述放大滤波模块，包含两个放大滤波单元，即X偏振放大滤波单元和Y偏振放大滤波单元，电信号通过放大滤波单元后滤掉高频信号将低频信号接收出来，低频信号中包含波长标签信息；

所述模数转换模块，包含两个模数转换单元，即X偏振模数转换单元和Y偏振模数转换单元，X偏振模数转换单元对X偏振放大滤波单元输出的低频信号进行采样转换成数字信号，Y偏振模数转换单元对Y偏振放大滤波单元输出的低频信号进行采样转换成数字信号；

数字处理单元：用于接收X偏振模数转换单元和Y偏振模数转换单元接收的数字信号，将X偏振态和Y偏振态初始光信号对应的带有波长标签信息的频谱恢复出来。

6.如权利要求5所述的波长标签传输装置，其特征在于，所述偏振相关波长标签加载单元还包括相干光模块控制单元，所述相干光模块控制单元，用于接收来自于波长标签映射单元发出的波长标签信息，以及接受反馈控制单元输出的当前工作值，并对相干光模块内部器件进行通信控制命令。

7.如权利要求6所述的波长标签传输装置，其特征在于，所述偏振相关波长标签加载单元还包括反馈控制单元，所述反馈控制单元用于通过控制接口对光模块中调制器内X偏振臂和Y偏振臂上光功率检测获取当前工作状态值，发送反馈给相干光模块控制单元。