CN114866184A - 通信与传感信号一体融合方法、分解方法及相关装置 - Google Patents
通信与传感信号一体融合方法、分解方法及相关装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114866184A CN114866184A CN202210217370.5A CN202210217370A CN114866184A CN 114866184 A CN114866184 A CN 114866184A CN 202210217370 A CN202210217370 A CN 202210217370A CN 114866184 A CN114866184 A CN 114866184A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- sensing
- communication
- module
- overhead data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 232
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims abstract description 117
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 105
- 238000009432 framing Methods 0.000 claims abstract description 94
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 92
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 49
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 10
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 40
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 29
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 235000011449 Rosa Nutrition 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000013468 resource allocation Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
- H04L1/0006—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission format
- H04L1/0007—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission format by modifying the frame length
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
- H04B10/071—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using a reflected signal, e.g. using optical time domain reflectometers [OTDR]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
本申请提供一种通信与传感信号一体融合方法、分解方法及相关装置。发射装置中的融合模块能够根据组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的通信开销数据和传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息并经过数模转换以及对应的激光调制之后，形成能够在光纤中传播的融合光波信号，就可以通过光纤传送出去，然后再利用接收装置进行接收，接收装置能够将融合光波信号进行对应调制，进而将光波信息进行解析出来，并转换为电信号，电信号再转换为对应的数字信号，就可以利用分解模块根据解帧控制模块发来的解帧控制信号对所述数字信号进行解帧处理，解帧为通信开销数据和传感开销数据，这样就完成了通信开销数据和传感开销数据发射和接收的过程。
Description
技术领域
本申请涉及通信传输技术领域，尤其涉及一种通信与传感信号一体融合方法、分解方法及相关装置。
背景技术
光通信系统是通过对光的调制从而实现信号传输的大容量通信系统。包括光接入的PON(一种典型的无源光纤网络，PassiveOpticalNetwork)系统，以及传输的OTN(光传送网(opticaltransportnetwork)简称OTN)系统等等，均通过特定的帧结构进行客户数据的封装，之后利用光纤为传输介质进行数据的传输。
光纤传感是指一种利用外界作用/状态对光纤中光波参量发生影响而带来的参量变化，利用光波参量分析从而反向分析外界作用或状态的一种技术。
在现有技术中，OTDR(opticaltime-domainreflectometer，光时域反射仪)等传感系统和光通信系统是两个不同的系统，受限于原理不同两个系统通常不同时使用，这样就会给通信信息以及传感信息的传输带来不便。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种通信与传感信号一体融合方法、分解方法及相关装置，用以解决或部分解决上述技术问题。
基于上述目的，本申请的第一方面提供了一种基于光纤的通信与传感信号一体发射装置，包括：
通信开销接收模块，被配置为接收通信开销数据；
传感开销接收模块，被配置为接收传感开销数据；
组帧控制模块，被配置为发出组帧控制信号；
融合模块，与所述通信开销接收模块和所述传感开销接收模块相连，以及与所述组帧控制模块相连，被配置为将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据，依据所述组帧控制模块发来的所述组帧控制信号进行融合处理得到融合数字信息；
数模转换模块，与所述融合模块相连，被配置为将接收到的所述融合数字信息进行数模转换，转换为融合模拟信息；
第一激光器，被配置为发射激光信号；
第一调制模块，与所述数模转换模块和所述第一激光器连接，被配置为将接收到的所述融合模拟信息调制到所述第一激光器发来的激光信号上形成融合光波信号发射至光纤中进行传送。
本申请的第二方面提供了一种基于光纤的通信与传感信号一体接收装置，包括：
第二激光器，被配置为发射激光信号；
第二调制模块，与所述第二激光器连接，被配置为接收第一方面所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置通过光纤发来的融合光波信号，以及接收所述第二激光器根据所述第二调制模块接收到的融合光波信号发出的激光信号，将所述融合光波信号调制到所述激光信号上，并将调制到所述激光信号上的融合光波信号转换为电信号；
模数转换模块，与所述第二调制模块相连，被配置为接收所述第二调制模块发来的所述电信号，将所述电信号进行模数转换转换为数字信号；
解帧控制模块，被配置为发出解帧控制信号；
分解模块，与所述模数转换模块和所述解帧控制模块相连，被配置为接收所述模数转换模块发来的数字信号，并根据接收到的解帧控制模块发来的解帧控制信号对所述数字信号进行解帧处理，解帧为通信开销数据和传感开销数据；
通信开销发送模块，与所述分解模块相连，被配置为接收所述分解模块发来的通信开销数据，并传送所述通信开销数据；
传感开销发送模块，与所述分解模块相连，被配置为接收所述分解模块发来的传感开销数据，并传送所述传感开销数据。
本申请的第三方面提供了一种反射光信号和透射光信号的接收装置，包括：
两个如第二方面所述的基于光纤的通信与传感信号一体接收装置，分别为第一接收装置和第二接收装置；
所述第一接收装置，被配置为接收第一方面所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置发来的融合光波信号在光纤中的反射光信号，并对所述反射光信号进行分解处理形成第一通信开销数据和第一传感开销数据；
所述第二接收装置，被配置为接收第一方面所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置发来的融合光波信号在光纤中的透射光信号，并对所述透射光信号进行分解处理形成第二通信开销数据和第二传感开销数据；
联合信号处理模块，分别与所述第一接收装置和第二接收装置相连，被配置为接收所述第一接收装置发来的第一通信开销数据和所述第二接收装置发来的第二通信开销数据，将所述第一通信开销数据和所述第二通信开销数据进行相互补偿处理，得到通信开销数据，并传送所述通信开销数据；
以及，被配置为接收所述第一接收装置发来的第一传感开销数据和所述第二接收装置发来的第二传感开销数据，将所述第一传感开销数据和所述第二传感开销数据进行相互补偿处理，得到传感开销数据，并传送所述传感开销数据。
本申请的第四方面提供了一种基于光纤的通信与传感信号一体融合方法，使用第一方面所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置执行，执行步骤包括：
利用通信开销接收模块接收通信开销数据，以及利用传感开销接收模块接收传感开销数据，将所述通信开销数据和所述传感开销数据发送至融合模块；
所述融合模块根据所述组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息；
利用数模转换模块将所述融合数字信息进行数模转换，转换为融合模拟信息，将所述融合模拟信息发送至第一调制模块；
所述第一调制模块接收到第一激光器发来的激光信号，将所述融合模拟信息调制到所述激光信号上形成融合光波信号发射至光纤中进行传送。
进一步地，所述融合模块根据所述组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息，包括：
所述融合模块接收所述组帧控制模块发来的通信频域共享控制信号，确定所述通信开销数据的频域间隙，将所述传感开销数据插入所述频域间隙，完成通信频域共享，得到所述融合数字信号。
进一步地，所述融合模块根据所述组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息，包括：
所述融合模块接收所述组帧控制模块发来的通信时域共享控制信号，确定传输所述通信开销数据的通信时域帧中的空余时隙，利用所述空余时隙传送所述传感开销数据，完成通信时域共享，得到融合数字信息。
进一步地，响应于确定所述空余时隙的长度小于所述传感开销数据的长度，将所述空余时隙通过多帧随机分时构成零开销帧作为所述传感开销数据的传送时隙，完成通信时域多帧拼接共享，得到融合数字信息。
进一步地，所述融合模块根据所述组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息，包括：
响应于所述融合模块确定所述通信开销数据同时存在频域间隙和空余时隙，接收所述组帧控制模块发来的同时共享控制信号，将所述传感开销数据插入至所述频域间隙和所述空余时隙中，完成通信频域和时域同时共享，得到融合数字信号；
响应于所述融合模块确定所述通信开销数据存在频域间隙或空余时隙，接收所述组帧控制模块发来的见插共享控制信号，将所述传感开销数据插入至所述频域间隙或所述空余时隙中，完成通信频域或时域见插共享，得到融合数字信号。
进一步地，所述第一激光器能够发射X偏振的激光信号以及Y偏振的激光信号，其中，X偏振方向与Y偏振方向相互垂直；
所述第一调制模块接收到第一激光器发来的激光信号，将所述融合模拟信息调制到所述激光信号上形成融合光波信号发射至光纤中进行传送，包括：
所述第一调制模块接收到所述第一激光器发来的X偏振的激光信号，将所述融合模拟信号调制到所述X偏振的激光信号上，形成X偏振光波信号；
所述第一调制模块接收到所述第一激光器发来的Y偏振的激光信号，将所述融合模拟信号调制到所述Y偏振的激光信号上，形成Y偏振光波信号；
所述第一调制模块将所述X偏振光波信号和Y偏振光波信号融合在一起形成融合光波信号发射至光纤中进行传送；
进一步地，传感信号具有频域或时域周期性，通信信号与传感信号按照不同比例，在频域或时域直接相加，形成融合光波信号发射至光纤中进行传送；
进一步地，传感信号通过对通信信号或信道情况进行编码方式或提取特征方式构成通信信号相关性模式，传感信号以预定模式置于通信信号之中，形成融合光波信号发射至光纤中进行传送，以供通过传感信号与通信信号的差异获取传感信息；
进一步地，传感信号与通信信号通过频域的正交变化组合为多个正交信号，同时可通过不同时隙传输不同作用的信号；
能够在多个正交信号的不同时隙组合中形成时间连续性的传感信号；
能够对特别关注的位置通过至少一个正交信号叠加增强传感信号；
能够对通信信号或信道情况进行编码或提取特征等方式构成传感信号相关性模式加入频域正交信号，形成融合光波信号发射至光纤中进行传送，以供通过频域正交与时域时隙差异获取传感信号。
本申请的第五方面提出了一种通信与传感一体融合信号的分解方法，使用第二方面所述的基于光纤的通信与传感信号一体接收装置执行，执行步骤包括：
利用第二调制模块接收通过光纤传来的第四方面所述的基于光纤的通信与传感信号一体融合方法得到的融合光波信号；
所述第二调制模块接收所述第二激光器发来的激光信号，并将所述融合光波信号调制到所述激光信号上，以及将调制到所述激光信号上的融合光波信号转换为电信号；
利用模数转换模块，将所述电信号进行模数转换转换为数字信号；
利用分解模块根据接收到的解帧控制模块发来的解帧控制信号对所述数字信号进行解帧处理，解帧为通信开销数据和传感开销数据；
所述分解模块将所述通信开销数据发送至通信开销发送模块进行传送，以及将所述传感开销数据发送至传感开销发送模块进行传送。
从上面所述可以看出，本申请提供的通信与传感信号一体融合方法、分解方法及相关装置，发射装置中的融合模块能够根据组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的通信开销数据和传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息并经过数模转换以及对应的激光调制之后，形成能够在光纤中传播的融合光波信号，就可以通过光纤传送出去，然后再利用接收装置进行接收，接收装置能够将融合光波信号进行对应调制，进而将光波信息进行解析出来，并转换为电信号，电信号再转换为对应的数字信号，就可以利用分解模块根据解帧控制模块发来的解帧控制信号对所述数字信号进行解帧处理，解帧为通信开销数据和传感开销数据，这样就完成了通信开销数据和传感开销数据发射和接收的过程。通信开销数据与传感开销数据能够实现在同一个光纤中进行共同传输，无需分别铺设不同的光纤，能够实现在通信信号中插入光传感信号的目的，使用发送和接收装置实现统一处理，光纤的利用价值能够最大化，还能解决当前光纤传输过程中资源固化/不可灵活分配的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置的结构示意图；
图2为本申请实施例的基于光纤的通信与传感信号一体接收装置的结构示意图；
图3为本申请实施例的反射光信号和透射光信号的接收装置的结构示意图；
图4A为相关技术中信号传递示意图；
图4B为本申请实施例的传感单元独立设置的信号传递示意图；
图4C为本申请实施例的在MCU模块中集成传感处理单元的信号传递示意图；
图4D为本申请实施例的在oDSP模块中集成传感处理单元的信号传递示意图；
图4E为本申请实施例的特殊的收发联合感知方式的信号传递示意图；
图5A为本申请实施例的基于光纤的通信与传感信号一体融合方法的流程图。
图5B为本申请实施例的通过在通信开销数据发送的时间间隙或载波频率间隙传送传感开销的示意图；
图5C为本申请实施例的传感开销数据的共享的示意图；
图5D为本申请实施例的通信时域多帧拼接共享的示意图；
图5E为X偏振与Y偏振的开销信号结合示意图；
图5F为时域或频域按照比例结合的示意图；
图5G为通信信号编码获取相关性的示意图；
图5H为频域正交，及频域正交和时隙结合的示意图；
图6为本申请实施例的通信与传感一体融合信号的分解方法的流程图。
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明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
光通信系统中的GPON(Gigabit-CapablePassiveOpticalNetworks，具有千兆位功能的无源光网络)的帧结构如下：通过TDM(时分复用技术(time-division multiplexing,TDM))的方式进行OLT(opticallineterminal(光线路终端))与ONU((OpticalNetworkUnit)光网络单元)之间的数据复用传输。其中上行帧结构通过TDM调度复用多个不同的ONU数据进入OLT处理；而下行则通过广播多个ONU的时分数据发送，每个ONU根据分配的时隙及包头进行选择接收。
OTN作为一种平台技术实现了在数据在光传输网络上的复用传递。帧结构如下图所示，其中数据被封装至OCC(运行控制中心(OCC：operationcontrol center))，然后采用不同的波长进行波分复用传输。
光纤传感包括光纤/光时域反射仪(OTDR)/光频域反射仪(OFDR)等等多种光纤传感系统，其中OTDR可以根据光的后向散射与菲涅耳反向原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，它可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，更进一步还可以获取光纤中分布式震动信息，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。其他的方法包括利用相位变化/信号变化等等，在反射信号分析，或者投射信号分析，以及或者两者的结合光波参量分析从而对外界作用或状态进行判断的技术。
相关技术一，通信与传感需要通过不同的系统来独立实现。意味着需要独立部署通信及传感的接收发射设备，并且需要独立部署光纤，极大的增加了部署的成本。
相关技术二，使用不同的波长，则大大的浪费了非常有限的波长系统，影响了光纤通信容量的提升。
相关技术三，使用光开关交替，同样影响了数据通信的稳定性及带宽，并且增加了光开关装置，增加了系统的复杂度和成本。
如图1所示，本申请提出了一种基于光纤的通信与传感信号一体发射装置，包括：通信开销接收模块101、传感开销接收模块102、组帧控制模块103、融合模块104、数模转换模块105、第一激光器106和第一调制模块107。
通信开销接收模块101，被配置为接收通信开销数据；传感开销接收模块102，被配置为接收传感开销数据；组帧控制模块103，被配置为发出组帧控制信号；融合模块104，与所述通信开销接收模块101和所述传感开销接收模块102相连，以及与所述组帧控制模块103相连，被配置为将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据，依据所述组帧控制模块103发来的所述组帧控制信号进行融合处理得到融合数字信息；数模转换模块105DA(Digitto Analog)，与所述融合模块104相连，被配置为将接收到的所述融合数字信息进行数模转换，转换为融合模拟信息；第一激光器106，被配置为发射激光信号；第一调制模块107，与所述数模转换模块105和所述第一激光器106连接，被配置为将接收到的所述融合模拟信息调制到所述第一激光器106发来的激光信号上形成融合光波信号发射至光纤中进行传送。
在上述方案中，发射装置中的融合模块104能够根据组帧控制模块103发来的组帧控制信号，将接收到的通信开销数据和传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息并经过数模转换以及对应的激光调制之后，形成能够在光纤中传播的融合光波信号，就可以通过光纤传送出去，通过感传组帧控制将通信开销与传感开销融合，通信信号与传感信号能够实现在同一个光纤中进行共同传输。
融合过程的本质是组帧控制模块103从频率或者时间timeslot上进行组帧控制，进而实现通信和传感信号的融合共享。
具有的效果如下：
A，解决光纤传感与通信需要独立铺设的问题。
B，解决了利用目前光传输网络数据传输的方式所带来的资源的浪费(现有技术中，数据是间断的，一般就直接当作用户数据全占用的方式进行传输，简化了装置，缺点是浪费了传输资源)，实现光传感信号的插入，使用发送和接收的装置实现统一处理，最大化系统的价值。
C，根据需要灵活选择/配置通信与传感的资源分配；如对发送的数据进行缓存或者丢弃，确保特别的传感需求；或者降低或者直至取消传感的资源分配，确保数据通信得到充分保证。可以解决当前资源固化/不可灵活分配的问题。
D，通过感传一体，解决了针对通信线路本身的监测，以及通信线路沿途的监测。
E，通过感传一体大大提高了系统的利用率。在家庭，园区及数据中心及城域及长途传输系统均可高效的实现通信与传感。
F，可以支持感传通过频分融合方式，也可以支持感传通过时分融合方式，以及两者的结合。
如图2所示，基于同一个发明构思，本申请提出了一种基于光纤的通信与传感信号一体接收装置，包括：第二激光器201、第二调制模块202、模数转换模块203、解帧控制模块204、分解模块205、通信开销发送模块206和传感开销发送模块207。
第二激光器201，被配置为发射激光信号；第二调制模块202，与所述第二激光器201连接，被配置为接收上述实施例所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置通过光纤发来的融合光波信号，以及接收所述第二激光器201根据所述第二调制模块202接收到的融合光波信号发出的激光信号，将所述融合光波信号调制到所述激光信号上，并将调制到所述激光信号上的融合光波信号转换为电信号；模数转换模块203，与所述第二调制模块202相连，被配置为接收所述第二调制模块202发来的所述电信号，将所述电信号进行模数转换转换为数字信号；解帧控制模块204，被配置为发出解帧控制信号；分解模块205，与所述模数转换模块203和所述解帧控制模块204相连，被配置为接收所述模数转换模块203发来的数字信号，并根据接收到的解帧控制模块204发来的解帧控制信号对所述数字信号进行解帧处理，解帧为通信开销数据和传感开销数据；通信开销发送模块206，与所述分解模块205相连，被配置为接收所述分解模块205发来的通信开销数据，并传送所述通信开销数据；传感开销发送模块207，与所述分解模块205相连，被配置为接收所述分解模块205发来的传感开销数据，并传送所述传感开销数据。
接收装置能够将融合光波信号进行对应调制，调制的过程可以是发射装置调制的过程的反向，这样就可以将光波信息解析出来。在第二调制模块202上还设置有光电二极管PD(Photo-Diode)，利用PD将解析出来的融合光波信号转换为电信号。再利用模数转换模块203AD(AnalogtoDigit)将电信号转换为对应的数字信号，就可以利用分解模块205根据解帧控制模块204发来的解帧控制信号对所述数字信号进行解帧处理，分解过程本质上是从频率或时间上进行分解帧控制，将融合的信号拆分成通信开销和传感开销。
将融合光波信号解帧为通信开销数据和传感开销数据，这样就可以完成通信开销数据和传感开销数据的传输过程，进而对接收到的通信开销和传感开销进行进一步地分析处理。
如图3所示，基于同一个发明构思，本申请的实施例提出了一种反射光信号和透射光信号的接收装置，包括：两个如上述实施例所述的基于光纤的通信与传感信号一体接收装置，分别为第一接收装置和第二接收装置。
所述第一接收装置，被配置为接收上述实施例所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置发来的融合光波信号在光纤中的反射光信号，并对所述反射光信号进行分解处理形成第一通信开销数据和第一传感开销数据。
所述第二接收装置，被配置为接收上述实施例所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置发来的融合光波信号在光纤中的透射光信号，并对所述透射光信号进行分解处理形成第二通信开销数据和第二传感开销数据。
联合信号处理模块，分别与所述第一接收装置和第二接收装置相连，被配置为接收所述第一接收装置发来的第一通信开销数据和所述第二接收装置发来的第二通信开销数据，将所述第一通信开销数据和所述第二通信开销数据进行相互补偿处理，得到通信开销数据，并传送所述通信开销数据；以及，被配置为接收所述第一接收装置发来的第一传感开销数据和所述第二接收装置发来的第二传感开销数据，将所述第一传感开销数据和所述第二传感开销数据进行相互补偿处理，得到传感开销数据，并传送所述传感开销数据。
在上述方案中，发射装置将融合光波信号通过光纤发射出去之后，中间会有散射，同时还可以透射到接收装置上。散射有瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射等，将这些散射与接收装置的接头反射一起作为反射光信号。
第一接收装置用来接收融合光波信号在光纤中的反射光信号，对反射光信号的处理过程与上述接收装置对融合光波信号处理的过程同理，这里就不再赘述。处理之后得到第一通信开销数据和第一传感开销数据。
第二接收装置用来接收融合光波信号在光纤中的透射光信号，对透射光信号的处理过程与上述接收装置对融合光波信号处理的过程同理，这里就不再赘述。处理之后得到第二通信开销数据和第二传感开销数据。
然后联合信号处理模块就可以将反射回来的光信号与透射过去的光信号进行联合信号处理，二者可以相互补偿，进而保证获得更好的信号分析收益，提高传感效果。
另外，上述方案可以支持反射和散射的收发同侧方式，也可以支持透射的收发异侧的方式，以及两者的结合。
基于上述实施例中发射装置和接收装置的描述，将通信开销接收模块、传感开销接收模块、组帧控制模块以及融合模块组合形成的数字信号生成组块，将解帧控制模块、分解模块、通信开销发送模块以及传感开销发送模块组合形成数字信号恢复组块，将数字信号生成组块和/或数字信号恢复组块作为传感信号单元。
相关技术中，如图4A所示，1)数据的接收和发送可以是不同的装置，比如：图中的A模块发出到B模块接收；A模块接收C模块发送的数据。2)数据的接收和发送也可以是相同的装置，例如：B模块和C模块均安装在同一个设备中，这样，就共同构成同一个设备。3)光模块的发射部分称为TOSA；光模块的接收部分被成为ROSA。
对图4A中所示的各个结构进行解释如下：
1、oDSP(opticaldigitalsignalprocessing，光数字信号处理)，用于光通信的数字信号处理，针对低速的光处理，可能没有设置oDSP。
2、MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)模块，用于对相关的模块/器件及oDSP进行参数设置以及配置，以及实现网管的控制/采集以及数据传输的接口。
TOSA部分包括：Driver(驱动模块)、Modulator(调制器)和Laser(激光器)。
3、Driver(驱动模块)，与oDSP连接，接收oDSP的控制信号驱动控制Modulator(调制器)。
4、Laser(激光器)和Modulator(调制器)，有多种形态，分立式的一级可调制光源的一体式等。
ROSA部分包括：光电处理器(PD/PIN)、分割器(spliter)和跨阻放大器(TIA，Trans-ImpedanceAmplifier)。
5、TIA，实现将微弱的光信号转换成电信号并将信号进行一定强度低噪声放大的功能。
6、Spliter，接收光纤传来的光信号，将光信号进行分割，利用不同的PD/PIN将高速信号和低速信号分离，低速信号用于MCU模块检测光功率用于运维，高速信号如果需要光信号处理则发送给oDSP进行处理，如果不需要光信号处理就直接输出。
7、收发模块之间可能有控制数据通道，用于收发控制信息传递。控制数据信道可以基于网管或者独立的收发间的通道，也可以通过传输数据承载的业务通路承载。
图4A中所示的内容仅表示各个功能实体之间是直接互连(接口互连)。
基于相关技术的描述，本申请具体可以分为以下三种情况进行具体描述：
第一种，独立传感单元。
如图4B所示：将1：PD/PIN、2：传感信号单元和3：边缘数据处理单元组合成传感单元作为独立部分。
1：PD/PIN，用于接收TOSA侧光纤反射或散射信号。
2：传感信号单元，用于接收信号分析处理。
3：边缘数据处理单元，用于处理经信号处理/提取之后的传感数据。
一、传感信号单元可以通过步骤1B(如图4B所示)来控制TOSA(例如，Modulator或Driver)，进行传感信号的施加；或者通过步骤1A(如图4B所示)利用MCU模块来控制TOSA(Modulator或者Driver)或者oDSP(如修改帧结构或者导频/训练序列/频分插入/时分插入/调顶等方式)，进行传感信号的施加，进行传感信号的施加来进行系统的初始化参数设置。这个设置的步骤可选。
二，处理的流程包括根据传感信号单元接收的信号来源分为两类：传感处理单元接收到的信号来源是发送侧收到的反射或散射(如图4B中的步骤2)经PD/PIN处理后的信号(如图4B中的步骤3A)，或者收端通过分光出来PD接收的信号感知(如图4B中的步骤3B)。其中步骤3A是利用发射或者散射光来进行分析处理的机制；而步骤3B是利用随路光来进行分析处理的机制。
A，所述PD/PIN通过步骤2接收到的信号进行光电转换后通过步骤3A发送到传感信号单元。
B，传感信号单元接收到步骤3A发来的信号后进行信号处理。可以根据信号处理的情况决定进行步骤1A或1B，进行或者调整传感信号的施加。或者，在传感信号单元完成信号处理后通过步骤4将所提取的数据送到边缘数据处理单元中。边缘数据处理单元在收到数据后进行数据特征分析得出传感分析的结果，可以通过步骤7A将结果发给外部显示装置，或者进一步分析的装置；也可以通过步骤6将分析结果发给模块的MCU，利用MCU与外部的接口通过步骤7B将分析结果发给外部显示装置，或者进一步分析的装置。边缘数据处理单元也可以根据传感分析的结果，通过步骤5通知传感信号单元进行或者调整传感信号的施加，传感信号单元将重复步骤1A或者1B进行或者调整传感信号的施加。
其中，传感信号单元对信号的处理包括频域、时域、调顶、各种散射或者反射的信号强度、波形、频谱、频点、序列、应力等等。边缘数据处理单元是对在传感信号单元中完成信号处理后的数据进行特征分析、特征提取以及各类计算等等，或者光信道(光纤或者光线)的各种特征的识别，统计，以及预测等。
第二种，如图4C所示，针对独立发送侧PD，模块MCU集成传感数据处理单元。
一，网络架构如图所示，其中PD/PIN单元位置不变。传感信号单元以及边缘数据处理单元与模块MCU集成。其中传感信号单元可以通过步骤1B来控制TOSA(Modulator或者Driver)，进行传感信号的施加；或者通过步骤1A利用模块的MCU装置来控制TOSA(Modulator或者Driver)或者oDSP(如修改帧结构或者导频/训练序列/频分插入/时分插入/调顶等方式)，进行传感信号的施加，进行传感信号的施加来进行系统的初始化参数设置。这个设置的步骤可选。
二，处理的流程包括根据传感信号单元接收的信号来源分为两类：传感处理单元接收到的信号来源是发送侧收到的反射或散射经PD/PIN处理后的信号(如图4C所示的3A)，或者收端通过分光出来PD接收的信号感知(如图4C所示的3B)。其中3A是利用发射或者散射光来进行分析处理的机制；而3B是利用随路光来进行分析处理的机制。
A，PD/PIN通过步骤2(如图4C中的2)接收到的信号进行光电转换后通过3A送到传感信号单元。
B，传感信号单元收到3A后进行信号处理。可以根据信号处理的情况决定进行步骤1A或1B，进行或者调整传感信号的施加。或者，在完成信号处理及边缘数据处理后得出传感分析的结果，可以通过步骤5B将结果发给外部显示装置，或者进一步分析的装置；也可以通过步骤4将分析结果发给模块的MCU，利用MCU与外部的接口通过步骤5A将分析结果发给外部显示装置，或者进一步分析的装置。
其中传感信号单元及边缘数据处理单元对信号的处理与第一种情况同理。
第三种，如图4D所示，独立发送侧PD，oDSP集成传感数据处理单元。
1，网络架构如图4D所示，其中PD/PIN单元位置不变。传感信号单元以及边缘数据处理单元与oDSP集成。其中传感信号单元可以通过1A来控制TOSA(Modulator或者Driver)，进行传感信号的施加；或者通过步骤1A利用模块的MCU装置来控制TOSA(Modulator或者Driver)，或者通过1C直接控制oDSP(如修改帧结构或者导频/训练序列/频分插入/时分插入/调顶等)，进行传感信号的施加来进行系统的初始化参数设置。这个设置的步骤可选。
2，处理的流程包括根据传感处理单元接收的信号来源分为两类：传感处理单元接收到的信号来源是发送侧收到的反射或散射经装置1PD/PIN处理后的信号(3A)，或者收端通过分光出来PD接收的信号感知(3B)。其中3A是利用发射或者散射光来进行分析处理的机制；而3B是利用随路光来进行分析处理的机制。
A，所述PD/PIN通过步骤2接收到的信号进行光电转换后通过3A送到传感信号单元。
B，传感信号单元收到3A后进行信号处理。可以根据信号处理的情况决定进行步骤1A或1B，进行或者调整传感信号的施加。或者，在完成信号处理及边缘数据处理后得出传感分析的结果，可以通过步骤5A将结果发给外部显示装置，或者进一步分析的装置；也可以通过步骤4将分析结果发给模块的MCU，利用MCU与外部的接口通过步骤5B将分析结果发给外部显示装置，或者进一步分析的装置。
其中传感信号单元及边缘数据处理单元对信号的处理与第一种情况同理。
第四种，如图4E所示，针对点对点场景：以独立传感单元为例，有一种特殊的收发联合感知方式，此方案适用于传感信号单元以及边缘数据处理单元与MCU集成，或oDSP集成。
1，点对点场景，是指A模块(如图4E所示)发送的数据接收模块与该A模块接收的数据都是B模块(如图4E所示)，在这种情况下A模块处理的反射或者散射信号与B模块接收来自A模块的传感信号经过了相同的信道，因此B模块的传感单元可以将收到的信号的传感分析与A模块所处理的反射或者散射的传感分析进行共享，并且可以指导A模块的传感单元进行或者调整传感信号的施加。
具体流程如下：
2，传感单元B通过步骤11收到来自A模块的信号或者传感信号，传感单元B将通过步骤12A或者12B进行处理。其中12A是指传感单元B将分析的结果应用于B模块的MCU，利用MCU直接控制B模块的TOSA或者利用MCU直接控制B模块的oDSP(如果有的话)进行或者调整传感信号的施加。
3，MCU可以利用A模块和B模块的控制数据通道通过步骤13B(如果支持数据通道的话，可选)，或者利用施加的信号(12A或12B后)通过步骤13A发送信息到A模块。
4，A模块ROSA收到利用步骤14A，或者A模块MCU收到控制数据通道传送的信息后利用步骤14B，将信息送给传感信号单元进行联合的感知信号分析，并将数据利用步骤15送到边缘数据处理单元进行联合数据分析。
5，传感单元A可以利用收到的信息通过步骤18，以及步骤19A或者19B进行A模块的传感信号的调整，以进一步提高传感信号处理的效果。
6，在完成步骤15送到边缘数据处理单元的数据分析后，边缘数据处理单元可以通过步骤16以及17B或者步骤17A将结果送到显示装置或者进一步分析的装置。
这种联合感知方式，一方面可以利用传感单元B的信息，一方面在传感单元A进行联合处理，进一步提高传感单元A的性能；或者利用传感单元B的信息优化传感单元A所施加的信息，提高传感单元A的性能。
如图5A所示，基于同一个发明构思，本申请提出了一种基于光纤的通信与传感信号一体融合方法，使用上述实施例所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置执行，执行步骤包括：
步骤501，利用通信开销接收模块接收通信开销数据，以及利用传感开销接收模块接收传感开销数据，将所述通信开销数据和所述传感开销数据发送至融合模块。
步骤502，所述融合模块根据所述组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息。
步骤503，利用数模转换模块将所述融合数字信息进行数模转换，转换为融合模拟信息，将所述融合模拟信息发送至第一调制模块。
步骤504，所述第一调制模块接收到第一激光器发来的激光信号，将所述融合模拟信息调制到所述激光信号上形成融合光波信号发射至光纤中进行传送。
在上述方案中，通信开销和传感开销融合过程中，本质是如图5B所示通过在通信开销数据发送的时间间隙或载波频率间隙传送传感开销，实现通信开销和传感开销通过复用的技术进行共同传送。
通过上述方案，通信开销数据与传感开销数据能够实现在同一个光纤中进行共同传输，无需分别铺设不同的光纤，能够实现在通信信号中插入光传感信号的目的，使用发送和接收装置实现统一处理，光纤的利用价值能够最大化，还能解决当前光纤传输过程中资源固化/不可灵活分配的问题。
融合过程可以采用三种融合方式：
第一种，频域复用的方式：
在一些实施例中，步骤502包括：
所述融合模块接收所述组帧控制模块发来的通信频域共享控制信号，确定所述通信开销数据的频域间隙，将所述传感开销数据插入所述频域间隙，完成通信频域共享，得到所述融合数字信号。
第二种，时域复用的方式：
在一些实施例中，步骤502包括：
所述融合模块接收所述组帧控制模块发来的通信时域共享控制信号，确定传输所述通信开销数据的通信时域帧中的空余时隙，利用所述空余时隙传送所述传感开销数据，完成通信时域共享，得到融合数字信息。
在上述方案中，可以利用组帧控制模块指定分配通信开销的时隙以及传感开销的时隙，进而实现通信开销和传感开销的时域共享。将通信开销对应的帧中的一部分形成脉冲和零开销帧结构，用于传感开销数据的共享。具体如图5C所示，图中所示的零开销用于观测反射信号，这里的反射信号包括瑞利散射、拉曼散射或者布里渊散射等类似的效应，或者类似TOF，打到物体后反射回来的光的时间，可以不发送信号和脉冲光，传感开销就会利用类似的效应进行信号分析。
在一些实施例中，如果可以利用的空余时隙不足以承载传感开销长度，即：响应于确定所述空余时隙的长度小于所述传感开销数据的长度，将所述空余时隙通过多帧随机分时构成零开销帧作为所述传感开销数据的传送时隙，完成通信时域多帧拼接共享，得到融合数字信息。
具体如图5D所示，图中N个帧中的末端都有传感开销，将N个帧融合后形成等效连续帧，进而实现将多次测量的传感开销数据融合起来分析。图中的零开销同样也是用于观测反射信号。
第三种，频域和时域同时或见插复用：
在一些实施例中，频域和时域同时复用：
步骤502包括：响应于所述融合模块确定所述通信开销数据同时存在频域间隙和空余时隙，接收所述组帧控制模块发来的同时共享控制信号，将所述传感开销数据插入至所述频域间隙和所述空余时隙中，完成通信频域和时域同时共享，得到融合数字信号。
在一些实施例中，频域和时域见插复用：
步骤502包括：响应于所述融合模块确定所述通信开销数据存在频域间隙或空余时隙，接收所述组帧控制模块发来的见插共享控制信号，将所述传感开销数据插入至所述频域间隙或所述空余时隙中，完成通信频域或时域见插共享，得到融合数字信号。
在一些实施例中，所述第一激光器能够发射X偏振的激光信号以及Y偏振的激光信号，其中，X偏振方向与Y偏振方向相互垂直。
如图5E所示，步骤504包括：
步骤5041，所述第一调制模块接收到所述第一激光器发来的X偏振的激光信号，将所述融合模拟信号调制到所述X偏振的激光信号上，形成X偏振光波信号。
步骤5042，所述第一调制模块接收到所述第一激光器发来的Y偏振的激光信号，将所述融合模拟信号调制到所述Y偏振的激光信号上，形成Y偏振光波信号。
步骤5043，所述第一调制模块将所述X偏振光波信号和Y偏振光波信号融合在一起形成融合光波信号发射至光纤中进行传送。
在上述方案中，对通信开销数据和传感开销数据进行融合过程中，可与光的两个偏振组合，在不同偏振的时域和/或频域窗口进行融合复用。
在一些实施例中，如图5F所示，传感信号具有频域或时域周期性，通信信号与传感信号按照不同比例，在频域或时域直接相加，形成融合光波信号发射至光纤中进行传送。
在一些实施例中，如图5G所示，传感信号通过对通信信号或信道情况进行编码方式或提取特征方式构成通信信号相关性模式，传感信号以预定模式置于通信信号之中，形成融合光波信号发射至光纤中进行传送，以供通过传感信号与通信信号的差异获取传感信息。
在一些实施例中，如图5H所示，传感信号与通信信号通过频域的正交变化组合为多个正交信号，同时可通过不同时隙传输不同作用的信号；
能够在多个正交信号的不同时隙组合中形成时间连续性的传感信号；
能够对特别关注的位置通过至少一个正交信号叠加增强传感信号；
能够对通信信号或信道情况进行编码或提取特征等方式构成传感信号相关性模式加入频域正交信号，形成融合光波信号发射至光纤中进行传送，以供通过频域正交与时域时隙差异获取传感信号。
如图6所示，本申请提供了一种通信与传感一体融合信号的分解方法，使用上述实施例中所述的基于光纤的通信与传感信号一体接收装置执行，执行步骤包括：
步骤601，利用第二调制模块接收通过光纤传来的融合光波信号，其中，融合光波信号为上述实施例中所述的基于光纤的通信与传感信号一体融合方法得到的融合光波信号。
步骤602，所述第二调制模块接收所述第二激光器发来的激光信号，并将所述融合光波信号调制到所述激光信号上，以及将调制到所述激光信号上的融合光波信号转换为电信号。
步骤603，利用模数转换模块，将所述电信号进行模数转换转换为数字信号。
步骤604，利用分解模块根据接收到的解帧控制模块发来的解帧控制信号对所述数字信号进行解帧处理，解帧为通信开销数据和传感开销数据。
步骤605，所述分解模块将所述通信开销数据发送至通信开销发送模块进行传送，以及将所述传感开销数据发送至传感开销发送模块进行传送。
在上述方案中，进行解帧处理的过程分为：
若融合光波信号是频域复用的方式获得的，则解帧处理过程是根据频域复用融合的对应拆解方案进行解帧处理。
若融合光波信号是时域复用的方式获得的，则解帧处理过程是根据时域复用融合的对应拆解方案进行解帧处理。
若融合光波信号是时域和频域共同复用的方式获得的，则解帧处理的过程是根据时域和频域共同复用融合的对应拆解方案进行解帧处理。
具体可以是频域或者时域对应插接的位置、插接的段点和插接的方式等，对应解帧拆解。
需要说明的是，本申请实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本申请实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是，上述对本申请的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于光纤的通信与传感信号一体发射装置，其特征在于，包括：
通信开销接收模块，被配置为接收通信开销数据；
传感开销接收模块，被配置为接收传感开销数据；
组帧控制模块，被配置为发出组帧控制信号；
融合模块，与所述通信开销接收模块和所述传感开销接收模块相连，以及与所述组帧控制模块相连，被配置为将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据，依据所述组帧控制模块发来的所述组帧控制信号进行融合处理得到融合数字信息；
数模转换模块，与所述融合模块相连，被配置为将接收到的所述融合数字信息进行数模转换，转换为融合模拟信息；
第一激光器，被配置为发射激光信号；
第一调制模块，与所述数模转换模块和所述第一激光器连接，被配置为将接收到的所述融合模拟信息调制到所述第一激光器发来的激光信号上形成融合光波信号发射至光纤中进行传送。
2.一种基于光纤的通信与传感信号一体接收装置，其特征在于，包括：
第二激光器，被配置为发射激光信号；
第二调制模块，与所述第二激光器连接，被配置为接收权利要求1所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置通过光纤发来的融合光波信号，以及接收所述第二激光器根据所述第二调制模块接收到的融合光波信号发出的激光信号，将所述融合光波信号调制到所述激光信号上，并将调制到所述激光信号上的融合光波信号转换为电信号；
模数转换模块，与所述第二调制模块相连，被配置为接收所述第二调制模块发来的所述电信号，将所述电信号进行模数转换转换为数字信号；
解帧控制模块，被配置为发出解帧控制信号；
分解模块，与所述模数转换模块和所述解帧控制模块相连，被配置为接收所述模数转换模块发来的数字信号，并根据接收到的解帧控制模块发来的解帧控制信号对所述数字信号进行解帧处理，解帧为通信开销数据和传感开销数据；
通信开销发送模块，与所述分解模块相连，被配置为接收所述分解模块发来的通信开销数据，并传送所述通信开销数据；
传感开销发送模块，与所述分解模块相连，被配置为接收所述分解模块发来的传感开销数据，并传送所述传感开销数据。
3.一种反射光信号和透射光信号的接收装置，其特征在于，包括：
两个如权利要求2所述的基于光纤的通信与传感信号一体接收装置，分别为第一接收装置和第二接收装置；
所述第一接收装置，被配置为接收权利要求1所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置发来的融合光波信号在光纤中的反射光信号，并对所述反射光信号进行分解处理形成第一通信开销数据和第一传感开销数据；
所述第二接收装置，被配置为接收权利要求1所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置发来的融合光波信号在光纤中的透射光信号，并对所述透射光信号进行分解处理形成第二通信开销数据和第二传感开销数据；
联合信号处理模块，分别与所述第一接收装置和第二接收装置相连，被配置为接收所述第一接收装置发来的第一通信开销数据和所述第二接收装置发来的第二通信开销数据，将所述第一通信开销数据和所述第二通信开销数据进行相互补偿处理，得到通信开销数据，并传送所述通信开销数据；
以及，被配置为接收所述第一接收装置发来的第一传感开销数据和所述第二接收装置发来的第二传感开销数据，将所述第一传感开销数据和所述第二传感开销数据进行相互补偿处理，得到传感开销数据，并传送所述传感开销数据。
4.一种基于光纤的通信与传感信号一体融合方法，其特征在于，使用权利要求1所述的基于光纤的通信与传感信号一体发射装置执行，执行步骤包括：
利用通信开销接收模块接收通信开销数据，以及利用传感开销接收模块接收传感开销数据，将所述通信开销数据和所述传感开销数据发送至融合模块；
所述融合模块根据所述组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息；
利用数模转换模块将所述融合数字信息进行数模转换，转换为融合模拟信息，将所述融合模拟信息发送至第一调制模块；
所述第一调制模块接收到第一激光器发来的激光信号，将所述融合模拟信息调制到所述激光信号上形成融合光波信号发射至光纤中进行传送。
5.根据权利要求4所述的基于光纤的通信与传感信号一体融合方法，其特征在于，所述融合模块根据所述组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息，包括：
所述融合模块接收所述组帧控制模块发来的通信频域共享控制信号，确定所述通信开销数据的频域间隙，将所述传感开销数据插入所述频域间隙，完成通信频域共享，得到所述融合数字信号。
6.根据权利要求4所述的基于光纤的通信与传感信号一体融合方法，其特征在于，所述融合模块根据所述组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息，包括：
所述融合模块接收所述组帧控制模块发来的通信时域共享控制信号，确定传输所述通信开销数据的通信时域帧中的空余时隙，利用所述空余时隙传送所述传感开销数据，完成通信时域共享，得到融合数字信息。
7.根据权利要求6所述的基于光纤的通信与传感信号一体融合方法，其特征在于，
响应于确定所述空余时隙的长度小于所述传感开销数据的长度，将所述空余时隙通过多帧随机分时构成零开销帧作为所述传感开销数据的传送时隙，完成通信时域多帧拼接共享，得到融合数字信息。
8.根据权利要求4所述的基于光纤的通信与传感信号一体融合方法，其特征在于，所述融合模块根据所述组帧控制模块发来的组帧控制信号，将接收到的所述通信开销数据和所述传感开销数据进行组帧融合，得到融合数字信息，包括：
响应于所述融合模块确定所述通信开销数据同时存在频域间隙和空余时隙，接收所述组帧控制模块发来的同时共享控制信号，将所述传感开销数据插入至所述频域间隙和所述空余时隙中，完成通信频域和时域同时共享，得到融合数字信号；
响应于所述融合模块确定所述通信开销数据存在频域间隙或空余时隙，接收所述组帧控制模块发来的见插共享控制信号，将所述传感开销数据插入至所述频域间隙或所述空余时隙中，完成通信频域或时域见插共享，得到融合数字信号。
9.根据权利要求4所述的基于光纤的通信与传感信号一体融合方法，其特征在于，所述第一激光器能够发射X偏振的激光信号以及Y偏振的激光信号，其中，X偏振方向与Y偏振方向相互垂直；
所述第一调制模块接收到第一激光器发来的激光信号，将所述融合模拟信息调制到所述激光信号上形成融合光波信号发射至光纤中进行传送，包括：
所述第一调制模块接收到所述第一激光器发来的X偏振的激光信号，将所述融合模拟信号调制到所述X偏振的激光信号上，形成X偏振光波信号；
所述第一调制模块接收到所述第一激光器发来的Y偏振的激光信号，将所述融合模拟信号调制到所述Y偏振的激光信号上，形成Y偏振光波信号；
所述第一调制模块将所述X偏振光波信号和Y偏振光波信号融合在一起形成融合光波信号发射至光纤中进行传送；
进一步地，传感信号具有频域或时域周期性，通信信号与传感信号按照不同比例，在频域或时域直接相加，形成融合光波信号发射至光纤中进行传送；
进一步地，传感信号通过对通信信号或信道情况进行编码方式或提取特征方式构成通信信号相关性模式，传感信号以预定模式置于通信信号之中，形成融合光波信号发射至光纤中进行传送，以供通过传感信号与通信信号的差异获取传感信息；
进一步地，传感信号与通信信号通过频域的正交变化组合为多个正交信号，同时可通过不同时隙传输不同作用的信号；
能够在多个正交信号的不同时隙组合中形成时间连续性的传感信号；
能够对特别关注的位置通过至少一个正交信号叠加增强传感信号；
能够对通信信号或信道情况进行编码或提取特征等方式构成传感信号相关性模式加入频域正交信号，形成融合光波信号发射至光纤中进行传送，以供通过频域正交与时域时隙差异获取传感信号。
10.一种通信与传感一体融合信号的分解方法，其特征在于，使用权利要求2所述的基于光纤的通信与传感信号一体接收装置执行，执行步骤包括：
利用第二调制模块接收通过光纤传来的权利要求4至9任一项所述的基于光纤的通信与传感信号一体融合方法得到的融合光波信号；
所述第二调制模块接收所述第二激光器发来的激光信号，并将所述融合光波信号调制到所述激光信号上，以及将调制到所述激光信号上的融合光波信号转换为电信号；
利用模数转换模块，将所述电信号进行模数转换转换为数字信号；
利用分解模块根据接收到的解帧控制模块发来的解帧控制信号对所述数字信号进行解帧处理，解帧为通信开销数据和传感开销数据；
所述分解模块将所述通信开销数据发送至通信开销发送模块进行传送，以及将所述传感开销数据发送至传感开销发送模块进行传送。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210217370.5A CN114866184B (zh) | 2022-03-07 | 2022-03-07 | 通信与传感信号一体融合方法、分解方法及相关装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210217370.5A CN114866184B (zh) | 2022-03-07 | 2022-03-07 | 通信与传感信号一体融合方法、分解方法及相关装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114866184A true CN114866184A (zh) | 2022-08-05 |
| CN114866184B CN114866184B (zh) | 2024-01-16 |
Family
ID=82627767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210217370.5A Active CN114866184B (zh) | 2022-03-07 | 2022-03-07 | 通信与传感信号一体融合方法、分解方法及相关装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114866184B (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5959294A (en) * | 1998-02-10 | 1999-09-28 | Litton Systems, Inc. | Method and apparatus for interrogation of fiber optic interferometric sensors in multi-channel applications |
| US6286363B1 (en) * | 1998-04-02 | 2001-09-11 | Reliance Electric Technologies, Llc | Integrated multi-element lubrication sensor and health lubricant assessment system |
| US20100053330A1 (en) * | 2008-08-26 | 2010-03-04 | Honeywell International Inc. | Security system using ladar-based sensors |
| WO2010145498A1 (zh) * | 2009-06-15 | 2010-12-23 | 华为技术有限公司 | Oofdm信号的产生和接收方法、装置和波分复用系统 |
| CN102158280A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-08-17 | 王健 | 在传输数据的光信号中调制叠加otdr测试信号的方法和otdr的测试方法 |
| US20110202310A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Depth sensor, depth estimation method using the same, and depth estimation device including the same |
| CN102820909A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-12-12 | 清华大学 | 一种电力线通信与光通信结合的通信方法及系统 |
| CN104748771A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-01 | 安徽师范大学 | 一种单芯光纤通信和传感装置 |
| CN204740031U (zh) * | 2015-04-17 | 2015-11-04 | 安徽师范大学 | 一种采用单芯光纤的通信和传感装置 |
| CN105634588A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-06-01 | 电子科技大学 | 基于相位共轭双子波的相干光时域反射仪 |
| CN106643841A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-10 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种弱反‑fizeau传感装置 |
| EP3399669A1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-11-07 | Nokia Solutions and Networks Oy | An otdr test system and otdr test method for a twdm pon |
| WO2019196986A1 (de) * | 2018-04-09 | 2019-10-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Fusionssystem zur fusion von umfeldinformation für ein kraftfahrzeug |
| CN111404611A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-10 | 南京信息工程大学 | 双信号传输光纤及应用该光纤的传输装置和方法 |
| CN112104422A (zh) * | 2020-11-17 | 2020-12-18 | 南京信息工程大学 | 多波段载波感知通信系统 |
| WO2021218181A1 (zh) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | 华为技术有限公司 | 一种onu、olt、光通信系统及数据传输方法 |
-
2022
- 2022-03-07 CN CN202210217370.5A patent/CN114866184B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5959294A (en) * | 1998-02-10 | 1999-09-28 | Litton Systems, Inc. | Method and apparatus for interrogation of fiber optic interferometric sensors in multi-channel applications |
| US6286363B1 (en) * | 1998-04-02 | 2001-09-11 | Reliance Electric Technologies, Llc | Integrated multi-element lubrication sensor and health lubricant assessment system |
| US20100053330A1 (en) * | 2008-08-26 | 2010-03-04 | Honeywell International Inc. | Security system using ladar-based sensors |
| WO2010145498A1 (zh) * | 2009-06-15 | 2010-12-23 | 华为技术有限公司 | Oofdm信号的产生和接收方法、装置和波分复用系统 |
| US20110202310A1 (en) * | 2010-02-12 | 2011-08-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Depth sensor, depth estimation method using the same, and depth estimation device including the same |
| CN102158280A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-08-17 | 王健 | 在传输数据的光信号中调制叠加otdr测试信号的方法和otdr的测试方法 |
| CN102820909A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-12-12 | 清华大学 | 一种电力线通信与光通信结合的通信方法及系统 |
| CN204740031U (zh) * | 2015-04-17 | 2015-11-04 | 安徽师范大学 | 一种采用单芯光纤的通信和传感装置 |
| CN104748771A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-01 | 安徽师范大学 | 一种单芯光纤通信和传感装置 |
| CN105634588A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-06-01 | 电子科技大学 | 基于相位共轭双子波的相干光时域反射仪 |
| CN106643841A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-10 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种弱反‑fizeau传感装置 |
| EP3399669A1 (en) * | 2017-05-05 | 2018-11-07 | Nokia Solutions and Networks Oy | An otdr test system and otdr test method for a twdm pon |
| WO2019196986A1 (de) * | 2018-04-09 | 2019-10-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Fusionssystem zur fusion von umfeldinformation für ein kraftfahrzeug |
| CN111404611A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-10 | 南京信息工程大学 | 双信号传输光纤及应用该光纤的传输装置和方法 |
| WO2021218181A1 (zh) * | 2020-04-29 | 2021-11-04 | 华为技术有限公司 | 一种onu、olt、光通信系统及数据传输方法 |
| CN112104422A (zh) * | 2020-11-17 | 2020-12-18 | 南京信息工程大学 | 多波段载波感知通信系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 3GPP: "Support of 5G Glass-type Augmented Reality / Mixed Reality (AR/MR) devices", 3GPP TR 26.998 V1.10.40 (2021-1011) * |
| 马彩虹: "分布式光纤传感技术与PON的融合", 电子科技 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114866184B (zh) | 2024-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101980128B1 (ko) | 하이브리드 수동형 광가입자망 시스템 | |
| US9479254B2 (en) | Distributed base station signal transmission system and communication system | |
| US6452701B1 (en) | Wavelength division multiplexing communications network supervisory system | |
| US7965947B2 (en) | Wavelength division multiplexing passive optical network architecture with source-free optical network units | |
| US5786913A (en) | Optical TDMA ring network with a central transmitting and receiving device | |
| CN103686474B (zh) | 基于远程差频检测的波分复用ofdm-pon传输系统 | |
| CN115001572B (zh) | 光纤状态检测方法、光收发组件及网元设备 | |
| CN101577842A (zh) | 一种光通信系统、装置和方法 | |
| CN101902666A (zh) | 光码分多址无源光网络系统、光分配网装置及光线路终端 | |
| JP2007049597A (ja) | コヒーレント光検波方式を用いた光通信装置および双方向光通信システム | |
| RU2563801C2 (ru) | Способ и устройство для приема оптического входного сигнала и передачи оптического выходного сигнала | |
| KR100768641B1 (ko) | 공유 시드 광원을 이용하는 파장분할다중화 전송 시스템 | |
| JP5414373B2 (ja) | 光アクセス網、光通信方法および光加入者装置 | |
| CN103001911B (zh) | 自相干检测正交频分复用无源光网络系统和传输方法 | |
| JP2010166279A (ja) | 光通信システムおよび光集線装置 | |
| US20090304388A1 (en) | Optical Branching Apparatus and Passive Optical Network System | |
| CN114866184A (zh) | 通信与传感信号一体融合方法、分解方法及相关装置 | |
| KR101069977B1 (ko) | 통신 장치 및 통신 방법 | |
| CN112054868B (zh) | 一种光模块、管控信息处理方法及通信系统 | |
| US5796503A (en) | Optical communication system wherein optical beat interference at the center is reduced | |
| KR101252737B1 (ko) | 수동 광 통신망에 의해 상호 연결된 제1 유닛과 복수의 제2유닛간의 광 전송 | |
| Hamdan et al. | Performance Analysis of 80 Gb/s XGS-PON Configuration for Future Co-Existing Scenario | |
| US20090016741A1 (en) | Optical communication | |
| Islam et al. | 10Gbps bidirectional transmission GPON network based on single fiber | |
| Berrettini et al. | Testbed for experimental analysis on seamless evolution architectures from GPON to high capacity WDM-PON |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20231012 Address after: Room 2601, Building A, Duhui Center, No. 2118 Honggui Road, Songyuan Community, Guiyuan Street, Luohu District, Shenzhen City, Guangdong Province, 518022 Applicant after: Bite Technology (Shenzhen) Co.,Ltd. Address before: 618000 room 1, unit 2, building 5, Jinghu Xingchen, Jingyang District, Deyang City, Sichuan Province Applicant before: Zhou Xiaohui |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |