CN114172583B - 一种波长标签生成与检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种波长标签生成与检测方法及系统，涉及波长标签技术领域，包括发送端通过ase光源生成宽谱噪声并滤波得到多个具有不同中心波长的噪声光源，利用标签信号对相应的噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号，将光噪声信号和相应的已调光信号进行耦合后得到光传输信号，将多个光传输信号合波后输出。接收端用于检测所有标签信号。本申请利用无偏振的宽谱噪声对不同波长的标签信号进行调制可适用大调制带宽的强度调制器，提高标签信号的调制效率，从而在根本上提升标签信号和已调光信号的传输速率；可动态调整发送标签信号同已调光信号的功率比，优化两者的信噪比，在整体上优化了光标签系统的性能，提高了实用性以及稳定性。

Description

一种波长标签生成与检测方法及系统

技术领域

本申请涉及波长标签技术领域，具体涉及一种波长标签生成与检测方法及系统。

背景技术

波长标签技术是光传输网络进行网络管理监控，控制信号传输主要的技术手段。由于光标签系统能够进行直接在光域进行信号监控，且不依赖于传输信号本身，因此系统结构极为简化，在实际中得到了广泛的应用。

通常情况下光标签系统多采用调顶的方式实现，即通过强度调制装置直接对光传输信号进行调制，通过改变光传输信号幅度的变化从而加载相应的标签信号到对应的光载波上去。

在现有系统中都是对已调制好的光传输信号进行调制，而实际中光传输信号多为双偏振信号，因此无法使用强度调制器这样的偏振受限的强度调制装置进行调制，实际中多采用可调光衰减器这低带宽的且偏振无关的强度调制装置进行光标签信号的加载。

然而随着网络通信的发展，不仅对光传输信号带宽的需求增加，与此同时对光标签系统的传输速率同样提出的新的需求。因此，我们需要在现在的条件下提出新的调制方案，用于提升光标签系统的传输带宽。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种适用多波长频分复用的波长标签生成与检测的方法及系统，能够有效提升光标签系统在实际应用中的传输速率和传输带宽。

为达到以上目的，采取的技术方案是：

本申请第一方面提供一种波长标签生成与检测方法，包括：

在发送端，通过ase光源生成宽谱噪声，对宽谱噪声进行滤波得到多个具有不同中心波长的噪声光源，利用标签信号对相应的噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号，将光噪声信号和相应的已调光信号进行耦合后得到光传输信号，将多个光传输信号合波后输出；

在接收端，对合波后的光传输信号进行检测得到所有标签信号。

一些实施例中，多个已调光信号的信号波长不同；

噪声光源的中心波长和相应的已调光信号的信号波长相同。

一些实施例中，噪声光源的噪声带宽小于相应的已调光信号的信号带宽；

多个噪声光源的噪声带宽不同。

一些实施例中，将光噪声信号和已调光信号进行耦合前，通过对光噪声信号的光功率进行衰减调节光噪声信号和已调光信号之间的信噪比。

一种波长标签生成与检测系统，包括：

发送端，其用于通过ase光源生成宽谱噪声，并对宽谱噪声进行滤波得到多个具有不同中心波长的噪声光源，利用标签信号对相应的噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号，将光噪声信号和相应的已调光信号进行耦合后得到光传输信号，将多个光传输信号合波后输出；

光传输通道，其用于在在发送端和接收端之间传输合波后的光传输信号；

接收端，其用于对合波后的光传输信号进行检测得到所有标签信号

一些实施例中，所述发送端包括：

波长选择开关，其用于对宽谱噪声进行滤波得到多个具有不同中心波长的噪声光源；

强度调制器，其利用标签信号对相应的噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号；

耦合器，其用于将光噪声信号和已调光信号进行耦合后得到光传输信号；

合波器，其用于将多个光传输信号合波后输出。

一些实施例中，所述发送端还包括：

可调衰减器，其用于在光噪声信号和已调光信号进行耦合前，通过对光噪声信号的光功率进行衰减调节光噪声信号和已调光信号之间的信噪比。

一些实施例中，多个已调光信号的信号波长不同；

噪声光源的中心波长和相应的已调光信号的信号波长相同。

一些实施例中，噪声光源的噪声带宽小于相应的已调光信号的信号带宽；

多个噪声光源的噪声带宽不同。

一些实施例中，所述接收端包括：

光滤波器，其用于对合波后的光传输信号进行滤波得到对应每个已调光信号的标签光信号；

光电探测器，其用于对标签光信号进行光电转换得到标签电信号；

电滤波器，其用于对标签电信号进行滤波，以去除带外噪声；

模数转换器，其用于对标签电信号进行模数转换得到标签数字信号；

数字信号处理器，其用于对标签数字信号进行采样得到标签信号。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

充分利用光自发辐射噪声的特点，利用其偏振无关的特性即可采用如光强度调制器等高带宽的强度调制器进行标签信号的加载，提高标签信号的调制效率，从而在根本上提升标签信号和已调光信号的传输速率，与此同时，在发送端可以动态调整发送标签信号同已调光信号的功率比，优化两者的信噪比，在整体上优化了光标签系统的性能，提高了其实用性以及稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例中波长标签生成与检测方法的流程图。

图2为本发明实施例中波长标签生成与检测系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本申请作进一步详细说明。

ase(amplification of spontaneous emission，放大自发辐射)光源是专为生产和实验室实验设计的。光源主体部分是增益介质掺铒光纤和高性能的泵浦激光器。其包含atc(automatic temperature control，自动温度控制)和apc(automatic power control，自动温度控制)电路，通过控制泵浦激光器的输出保证了输出功率的稳定。

噪声的物理学概念是指无规律的不具周期性特征的声响，可按噪声源的物理特性、时间特性以及频率成分分布等方式进行分类。按照噪声的频率成分分布可将噪声分为：低频噪声(主频率低于300Hz)、中频噪声(主频率在300～800Hz)、以及高频噪声(主频率高于800Hz)。也可分为宽频带噪声(从低频到高频较为均匀的噪声)、窄频带噪声(主要成分集中分布在狭窄的频率范围内的噪声)、以及有调噪声(既有连续噪声，又有离散频率成分存在的噪声)。

本发明实施例提供一种波长标签生成与检测方法，包括采用无偏振的噪声光源进行标签信号的调制得到无偏振的光噪声信号，可利用具有高带宽的强度调制器311、321......3n1进行标签信号的加载，提高标签信号的调制效率，从而进一步提高将标签信号和已调光信号耦合后输出的效率，与此同时，在发送端可以动态调整发送标签信号同已调光信号的功率比，优化两者的信噪比，在整体上优化了光标签系统的性能，提高了其实用性以及稳定性。

具体的，参见图1所示，本发明实施例波长标签生成与检测方法，包括：

步骤S1、在发送端，通过ase光源1生成宽谱噪声。宽谱噪声即为上述宽频带噪声。

步骤S2、在发送端，对宽谱噪声进行滤波得到多个具有不同中心波长的噪声光源。

步骤S3、在发送端，利用标签信号对相应的噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号。

步骤S4、在发送端，将光噪声信号和相应的已调光信号进行耦合后得到光传输信号。

步骤S5、在发送端，将多个光传输信号合波后输出。

步骤S6、在接收端，对合波后的光传输信号进行检测得到所有标签信号。

在本实施例中，利用基于噪声调制的噪声光源加载标签信号包含的标签信息得到光噪声信号，具有不同信号波长的光传输信号可以和相同的光噪声信号合波后进行输出，从而实现光传输信号以及标签信号的波分复用传输，同时在接收端采用传统的滤波的方法即可对不同波长的标签信号进行解调，这样就实现了标签信号的简单调制解调方案。

上述方案在利用ase噪声即宽谱噪声进行调制，不仅能够实现调制深度的最大化，而且由于ase噪声无偏振性，因此可采用大调制带宽的强度调制器311、321......3n1进行调制，与此同时，调制好的标签信号可以动态控制已调光信号与标签信号的幅度比以优化已调光信号与标签信号之间的关系(例如信噪比)。

上述方案有效提升了波长标签生成与检测(简称波长标签系统)在实际应用中的传输带宽，以及标签信号同已调光信号的信噪比关系，这些都有利于提升系统可靠性及实用性。

综上，本方法充分利用光自发辐射噪声的特点，利用其偏振无关的特性即可采用高带宽的强度调制器311、321......3n1进行标签信号的加载，提高标签信号的调制效率，从而在根本上提升标签信号和已调光信号的传输速率，与此同时，在发送端可以动态调整发送标签信号同已调光信号的功率比，优化两者的信噪比，在整体上优化了光标签系统的性能，提高了其实用性以及稳定性。

在较佳的实施例中，多个已调光信号的信号波长不同。

噪声光源的中心波长和相应的已调光信号的信号波长相同。

在较佳的实施例中，噪声光源的噪声带宽小于相应的已调光信号的信号带宽。

所有噪声光源的噪声带宽相同。

在较佳的实施例中，将光噪声信号和已调光信号进行耦合前，通过对光噪声信号的光功率进行衰减调节光噪声信号和已调光信号之间的信噪比。

在本实施例中，具体应用时可通过调节光噪声信号和已调光信号的幅度调节两者的光功率比，进而调节两者的信噪比。

参见图2所示，本发明实施例波长标签生成与检测系统，包括：

发送端，其用于通过ase光源1生成宽谱噪声，并对宽谱噪声进行滤波得到多个具有不同中心波长的噪声光源，利用标签信号对相应的噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号，将光噪声信号和相应的已调光信号进行耦合后得到光传输信号，将多个光传输信号合波后输出。

光传输通道5，其用于在在发送端和接收端之间传输合波后的光传输信号。

接收端，其用于对合波后的光传输信号进行检测得到所有标签信号。

在本实施例中，首先在发送端，采用ase光源1产生宽谱噪声，宽谱噪声滤波得到一组不同频带的噪声光源，该组噪声光源其中心频率即中心波长对应为已调光信号的信号频率即信号波长，其噪声带宽小于相应已调光信号的信号带宽。宽谱噪声一次性可滤波得到多个噪声光源，能够提高标签信号调制效率。

之后将这组不同中心频率的噪声光源作为输入信号，进行光强度调制，将不同波长的已调光信号对应的标签信号作为调制信号对强度调制器311、321......3n1的输入信号分别进行光强度调制，从而使得标签信号加载到噪声光源上去得到光噪声信号。

将携带了标签信号的光噪声信号与对应的已调光信号进行动态耦合，从而得到了需要输入到光纤中传输的光传输信号。

在接收端，波长标签信号具体接收过程可包括对所需要接收的标签信号进行对应的光滤波，使得其标签信号同其它标签信号分离。采用光电探测器7对其进行检测，使得其恢复为电信号。使用低通电滤波器8滤波消除光传输信号的影响。对电信号进行采样得到数字信号。对采样得到的信号进行数字处理以恢复标签信号。

充分利用光自发辐射噪声的特点，利用其偏振无关的特性即可采用高带宽的强度调制器311、321......3n1进行标签信号的加载，消除对可采样的强度调制器311、321......3n1强度调制器的偏振限制，提高标签信号的调制效率，从而在根本上提升标签信号和已调光信号的传输速率，与此同时，在发送端可以动态调整发送标签信号同已调光信号的功率比，优化两者的信噪比，在整体上优化了光标签系统的性能，提高了其实用性以及稳定性。

在较佳的实施例中，所述发送端包括噪声光源、波长选择开关2、强度调制器311、321......3n1、可调衰减器312、322......3n2、耦合器313、323......3n3、以及合波器4，噪声光源连接波长选择开关2，波长选择开关2连接强度调制器311、321......3n1，强度调制器311、321......3n1依次连接可调衰减器312、322......3n2、耦合器313、323......3n3、以及合波器4。

波长选择开关2用于对宽谱噪声进行滤波得到多个具有不同中心波长的噪声光源。强度调制器311、321......3n1利用标签信号对相应的噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号。可调衰减器312、322......3n2用于在光噪声信号和已调光信号进行耦合前，通过对光噪声信号的光功率进行衰减调节光噪声信号和已调光信号之间的信噪比。耦合器313、323......3n3用于将光噪声信号和已调光信号进行耦合后得到光传输信号。合波器4用于将多个光传输信号合波后输出。

在较佳的实施例中，多个已调光信号的信号波长不同。

噪声光源的中心波长和相应的已调光信号的信号波长相同。

在较佳的实施例中，噪声光源的噪声带宽小于相应的已调光信号的信号带宽。

多个噪声光源的噪声带宽不同。

在较佳的实施例中，所述接收端包括依次连接的光滤波器6、光电探测器7、电滤波器8、模数转换器9、以及数字信号处理器10。

光滤波器6用于对合波后的光传输信号进行滤波得到对应每个已调光信号的标签光信号。光电探测器7用于对标签光信号进行光电转换得到标签电信号。电滤波器8用于对标签电信号进行滤波，以去除带外噪声。模数转换器9用于对标签电信号进行模数转换得到标签数字信号。数字信号处理器10用于对标签数字信号进行采样得到标签信号。

在一个具体的实施例中，波长标签生成与检测总计包含的已调光信号数量为N，ase光源1产生宽谱噪声，波长旋转开关对宽谱噪声进行滤波以及波长选择输出，其输出为一组带通的噪声光源，其中心波长分别为λ1，λ2，……λN，噪声带宽都为b，其中b小于中心波长分别为λ1，λ2，……λN的已调光信号带宽B。这样就生成了波长分别λ1，λ2，……λN的标签信号的调制光源。

将其分别作为一组强度调制器311、321......3n1的输入信号进行标签信号光调制。一组标签信号分别输入到相应的强度调制器311、321......3n1后，分别通过强度调制器311、321......3n1对噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号。

由于光强度调制对象为噪声信号，因此这里理论上可以将调制深度设置为最大，如当进行二进制调制时，可以采用OOK调制的方式，对于其他调制方式依次类推，这里不在说明。

对于已加载标签信号的光噪声信号，分别将通过相应的可调衰减器312、322......3n2调制已调光信号和光噪声信号之间的功率比，以实现已调光信号和光噪声信号传输时性能共同最优(当光噪声信号功率大时本身性能会提升，但是这样会降低已调光信号的性能，即降低已调光信号的信噪比)。

之后将加载了标签信号的光噪声信号同已调光传输信号通过耦合器313、323......3n3相耦合，耦合后得到的光传输信号通过合波器4合波形成波分复用信号，输入光纤进行传输。这样就完成发送端的波长标签生成步骤。

在接收端，以传统的标签光滤波后再接收为例进行说明，波分复用信号首先通过光滤波器6将要进行解调的标签信号进行滤波，之后通过光电探测器7将发送的光信号转换为电信号，之后通过电滤波器8进行滤波以去除带外噪声，然后再通过模数转换器9对其进行采样，然后对采样后的信号进入数字信号处理器10进行波长标签的检测。其检测方法基于其具体的信号调制方案，如当为OOK进行调制时，检测端可以直接进行数据判决即可。

本申请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，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波长标签生成与检测方法，其特征在于，包括：

在发送端，通过ase光源生成宽谱噪声，对宽谱噪声进行滤波得到多个具有不同中心波长的噪声光源，利用标签信号对相应的噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号，将光噪声信号和相应的已调光信号进行耦合后得到光传输信号，将多个光传输信号合波后输出；

在接收端，对合波后的光传输信号进行检测得到所有标签信号。

2.基于权利要求1所述的波长标签生成与检测方法，其特征在于，多个已调光信号的信号波长不同；

噪声光源的中心波长和相应的已调光信号的信号波长相同。

3.基于权利要求2所述的波长标签生成与检测方法，其特征在于，噪声光源的噪声带宽小于相应的已调光信号的信号带宽；

多个噪声光源的噪声带宽不同。

4.基于权利要求1所述的波长标签生成与检测方法，其特征在于，将光噪声信号和已调光信号进行耦合前，通过对光噪声信号的光功率进行衰减调节光噪声信号和已调光信号之间的信噪比。

5.一种波长标签生成与检测系统，其特征在于，包括：

发送端，其用于通过ase光源生成宽谱噪声，并对宽谱噪声进行滤波得到多个具有不同中心波长的噪声光源，利用标签信号对相应的噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号，将光噪声信号和相应的已调光信号进行耦合后得到光传输信号，将多个光传输信号合波后输出；

光传输通道，其用于在发送端和接收端之间传输合波后的光传输信号；

接收端，其用于对合波后的光传输信号进行检测得到所有标签信号。

6.基于权利要求5所述的波长标签生成与检测系统，其特征在于，所述发送端包括：

波长选择开关，其用于对宽谱噪声进行滤波得到多个具有不同中心波长的噪声光源；

强度调制器，其利用标签信号对相应的噪声光源进行光强度调制得到光噪声信号；

耦合器，其用于将光噪声信号和已调光信号进行耦合后得到光传输信号；

合波器，其用于将多个光传输信号合波后输出。

7.基于权利要求6所述的波长标签生成与检测系统，其特征在于，所述发送端还包括：

可调衰减器，其用于在光噪声信号和已调光信号进行耦合前，通过对光噪声信号的光功率进行衰减调节光噪声信号和已调光信号之间的信噪比。

8.基于权利要求5所述的波长标签生成与检测系统，其特征在于，多个已调光信号的信号波长不同；

噪声光源的中心波长和相应的已调光信号的信号波长相同。

9.基于权利要求8所述的波长标签生成与检测系统，其特征在于，噪声光源的噪声带宽小于相应的已调光信号的信号带宽；

多个噪声光源的噪声带宽不同。

10.基于权利要求5所述的波长标签生成与检测系统，其特征在于，所述接收端包括：

光滤波器，其用于对合波后的光传输信号进行滤波得到对应每个已调光信号的标签光信号；

光电探测器，其用于对标签光信号进行光电转换得到标签电信号；

电滤波器，其用于对标签电信号进行滤波，以去除带外噪声；

模数转换器，其用于对标签电信号进行模数转换得到标签数字信号；

数字信号处理器，其用于对标签数字信号进行采样得到标签信号。

Images