CN114915343A - 光耦合器、通信方法及通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光耦合器、通信方法及通信系统，属于通信领域。所述通信系统包括：N个发射机，M个接收机和光耦合器，所述N和所述M均为大于1的正整数。所述N个发射机中每个发射机用于向所述光耦合器发送一路第一光信号。所述光耦合器用于将所述N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号，并将所述第二光信号广播发送至M个接收机。所述M个接收机中每个接收机用于接收所述光耦合器发送的第二光信号。并解调所述第二光信号。本申请能够降低通信系统中的通信时延。

Description

光耦合器、通信方法及通信系统

技术领域

本申请涉及通信领域，特别涉及一种光耦合器、通信方法及通信系统。

背景技术

目前的通信系统包括多个通信节点以及多级交换机。任意两个通信节点间进行通信，源通信节点的发射机所发送的数据都需要通过至少一个交换机来传输至目的通信节点的交换机中。

其中，若通信节点与交换机通过光纤连接，发射机发送的携带数据的光信号在每经过一个交换机时，该交换机均需要对接收的光信号进行一次光电转换成电信号后，再通过一次电光转换将电信号转换成光信号发出。如此，造成各个通信节点之间的较大的通信时延。

发明内容

本申请实施例提供了一种光耦合器、通信方法及通信系统。能够降低通信系统中的通信时延。所述技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种通信系统，示例地，该通信系统为车载通信系统、数据中心系统、物联网系统或工业互联系统。该通信系统包括：N个发射机，M个接收机和光耦合器。N和M均为大于1的正整数。该N个发射机中每个发射机用于向该光耦合器发送一路第一光信号。该光耦合器用于将该N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号，并将该第二光信号广播发送至M个接收机。该M个接收机中每个接收机用于接收该光耦合器发送的第二光信号，并解调该第二光信号。

本申请实施例提供的通信系统中，N个发射机和M个接收机通过光耦合器进行通信。光耦合器用于将发射机发送的第一光信号耦合成一路第二光信号后，广播给M个接收机。如此，光耦合器无需进行光电转换处理。即可实现发射机和接收机的通信。相对于交换机能够有效降低通信时延。并且发射机和接收机之间的数据传输仅需要一跳光耦合器，因此可以进一步降低通信时延，并且提升通信系统传输容量，降低通信功耗。

前述光耦合器可以有多种实现方式，下面以3种光耦合器为例分别进行说明：在第一种实现方式中，该光耦合器为具有N个输入端和M个输出端的N×M光耦合器。在第二种实现方式中，该光耦合器包括：具有N个输入端和1个输出端的N×1子光耦合器以及具有1个输入端和M个输出端的1×M子光耦合器，该N×1子光耦合器的输出端与该1×M子光耦合器的输入端连接。在第三种实现方式中，该光耦合器包括：T个具有S个输入端和1个输出端的S×1子光耦合器、1个具有T个输入端和1个输出端的T×1子光耦合器、1个具有1个输入端和Q个输出端的1×Q子光耦合器以及Q个具有1个输入端和P个输出端的1×P子光耦合器。该T、该S、该Q和该P均为正整数，N＝S×T，M＝Q×P。其中，T个该S×1子光耦合器的输出端与该T×1子光耦合器的T个输入端分别连接。该T×1子光耦合器的输出端与该1×Q子光耦合器的输入端连接。该1×Q子光耦合器的Q个输出端分别与Q个该1×P子光耦合器的输入端连接。

当通信系统中部署的是如第二种或第三种可选方式所述的级联式光耦合器时，在通信系统的使用过程中，还可以根据实际情况，通过增加级联的子光耦合器或减少级联的子光耦合器的方式来调整光耦合器的输入端和输出端的数量，以适配不同时期对输入端数量和输出端数量的不同要求，实现端口数量的动态可调。

在前述第二种可选方式中和第三种可选方式中，由于光耦合器是由多个子耦合器级联形成的，相连接的子耦合器之间存在插损，影响光信号在光耦合器内部的传输效果。可选地，在光耦合器中，至少一对相连接的子光耦合器之间可以串联有光放大器。例如，每对相连接的子光耦合器之间可以串联有光放大器。通过设置光放大器，可以实现级联的子光耦合器之间插损的补偿，保证通信效果。

光耦合器与至少一个发射机之间设置有光放大器，以进行光耦合器与发射机之间插损的补偿。例如，光耦合器与每个发射机之间设置有光放大器。光耦合器与至少一个接收机之间设置有光放大器，以进行光耦合器与接收机之间插损的补偿。例如，光耦合器与每个接收机之间设置有光放大器。示例地，前述光放大器为拉曼放大器、掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Application Amplifier，EDFA)、硅光放大器(Silicon OpticalAmplifier，SOA)或光纤放大器(optical fiber ampler，OFA)。在一种示例中，前述光耦合器为无源光耦合器。无源耦合器可以实现低成本低功耗的光信号传输，节约通信系统的整体制造成本。

可选地，该通信系统还包括该N个发射机共用的第一光源池。该每个发射机还用于采用该第一光源池提供的光信号进行调制得到该第一光信号。本申请通过共用第一光源池，可以实现光源的集中管理和维护，方便在光源出现故障时进行及时地故障诊断。降低光源使用和维护成本，提高光源的安全性和可靠性。并且，该第一光源池可以包括一个或多个光源，第一光源池包括的光源可以一体化封装。例如封装成为一个可以发出一路或多路光信号的光芯片或光模块。如此，可以节约制造成本。进一步的，若该第一光源池包括的光源的数量小于N，相对于为每个发射机设置一个光源的情况，可以减少通信系统中发射机所使用的光源数量，节约使用成本。

可选地，该通信系统为相干通信系统，该通信系统还包括该M个接收机共用的第二光源池。该每个接收机还用于采用该第二光源池提供的光信号对该第二光信号进行信号解调。本申请通过共用第二光源池，可以实现光源的集中管理和维护，方便在光源出现故障时进行及时地故障诊断。降低光源使用和维护成本，提高光源的安全性和可靠性。并且，该第二光源池可以包括一个或多个光源，第二光源池包括的光源可以一体化封装，例如封装成为一个可以发出一路或多路光信号的光芯片或光模块。如此，可以节约制造成本。进一步的，若该第二光源池包括的光源的数量小于M，相对于为每个接收机设置一个光源的情况，可以减少通信系统中接收机所使用的光源数量，节约使用成本。

在一种可选实现方式中，该通信系统为直调直检系统，该N个发射机发送的第一光信号的波长互不相同。或者，该N路第一光信号均为宽光谱光信号。如此可以避免N路第一光信号出现相干抵消的情况。

本申请实施例中，该N个发射机中，不同发射机发送的第一光信号携带的原始数据分别对应不同的电物理资源。该每个接收机用于在该第二光信号携带的原始数据中，获取该接收机对应的电物理资源所对应的原始数据。如此，可以实现发射机和接收机之间点对多点或者多点对多点的通信。任一光信号携带的原始数据是调制在该光信号上的数据。例如，携带在该光信号上的比特信息。其中，第一光信号和第二光信号携带的该原始数据来自于发射机的信号源，该信号源可以输出电信号，该电信号可以为模拟信号或数字信号。

在第一种实现方式中，该电物理资源为子载波。该原始数据为数字信号。发射机和接收机基于频分多址(frequency division multiple access，FDMA)原理进行通信。该每个发射机还用于将数字信号映射在与该发射机对应的子载波上之后，基于该映射在子载波上的数字信号转换成的模拟信号生成该第一光信号，该N个发射机中不同发射机对应的子载波不同，且任意两个子载波正交。该每个接收机还用于将该第二光信号转换为模拟信号。将该模拟信号转换为数字信号，该数字信号包括N路映射在子载波上的数字信号。获取该接收机对应的子载波上的数字信号，以得到原始数据。其中，将数字信号映射在对应的子载波上指的是将该数字信号与子载波相乘。

在第二种实现方式中，该电物理资源为扩频码。该原始数据为数字信号。发射机和接收机基于码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)原理进行通信。该每个发射机还用于采用与该发射机对应的扩频码将数字信号编码为扩频数字信号，基于该扩频数字信号转换成的模拟信号生成该第一光信号。该N个发射机对应的扩频码不同，且任意两个该扩频码正交。该每个接收机还用于将该第二光信号转换为模拟信号。将该模拟信号转换为数字信号，该数字信号包括N路扩频数字信号。采用该接收机对应的扩频码解码该数字信号得到解码后的数字信号，以得到原始数据。

需要说明的是，前述原始数据也可以为模拟信号。若其为模拟信号，每个发射机可以先将接收的模拟信号转换为数字信号，再对该数字信号进行处理。该处理方式参考前述两种实现方式中的处理方式。

第二方面，本申请提供一种光耦合器，包括：耦合结构，该耦合结构被配置为通过光纤与N个发射机连接。该耦合结构用于将该N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号后，该N为大于1的正整数。广播结构，该广播结构被配置为通过光纤与M个接收机连接。该广播结构用于将该第二光信号广播发送至M个接收机。该M为大于1的正整数。

本申请实施例提供的光耦合器中，耦合结构用于将发射机发送的第一光信号耦合成一路第二光信号。广播结构用于广播给M个接收机。如此实现N个发射机和M个接收机的通信。这样，光耦合器无需进行光电转换处理，即可实现发射机和接收机的通信，相对于交换机能够有效降低通信时延。

前述光耦合器可以有多种实现方式，下面以3种光耦合器为例分别进行说明：在第一种实现方式中，该光耦合器为具有N个输入端和M个输出端的N×M光耦合器。在第二种实现方式中，该耦合结构为具有N个输入端和1个输出端的N×1子光耦合器。该广播结构为具有1个输入端和M个输出端的1×M子光耦合器。其中，该N×1子光耦合器的输出端与该1×M子光耦合器的输入端连接。在第三种实现方式中，该耦合结构包括：T个具有S个输入端和1个输出端的S×1子光耦合器、1个具有T个输入端和1个输出端的T×1子光耦合器。该广播结构包括：1个具有1个输入端和Q个输出端的1×Q子光耦合器以及Q个具有1个输入端和P个输出端的1×P子光耦合器。其中，该T、该S、该Q和该P均为正整数，N＝S×T，M＝Q×P，T个该S×1子光耦合器的输出端与该T×1子光耦合器的T个输入端分别连接。该T×1子光耦合器的输出端与该1×Q子光耦合器的输入端连接。该1×Q子光耦合器的Q个输出端分别与Q个该1×P子光耦合器的输入端连接。

示例地，至少一对相连接的该子光耦合器之间串联有光放大器。可选地，该光放大器为拉曼放大器、掺铒光纤放大器、硅光放大器或光纤放大器。在一种实现方式中，该光耦合器为无源光耦合器。

该第二方面所提供的光耦合器的结构和效果可以参考前述第一方面中的相关内容。

第三方面，本申请提供一种通信方法。包括：N个发射机中每个发射机向光耦合器发送一路第一光信号。该N为大于1的正整数。光耦合器将N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号。并将该第二光信号广播发送至M个接收机。该M为大于1的正整数。M个接收机中每个接收机在接收该光耦合器发送的第二光信号后，解调该第二光信号。

本申请实施例提供的通信方法，光耦合器将发射机发送的第一光信号耦合成一路第二光信号，并广播给M个接收机。如此实现N个发射机和M个接收机的通信。这样，光耦合器无需进行光电转换处理，即可实现发射机和接收机的通信，相对于交换机能够有效降低通信时延。

在一种可选实现方式中，该N个发射机中每个发射机获取一路第一光信号的过程，包括：该每个发射机采用第一光源池提供的光信号进行调制得到该第一光信号。该第一光源池是该N个发射机共用的光源池。在另一种可选实现方式中，该解调该第二光信号，包括：该每个接收机采用第二光源池提供的光信号对该第二光信号进行信号解调。该第二光源池为该M个接收机共用的光源池。示例地，该每个发射机采用对光信号进行强度调制的方式得到该第一光信号。该N个发射机发送的第一光信号的波长互不相同。或者，该第一光信号为宽光谱光信号。

在一种可选实现方式中，该N个发射机中，不同发射机发送的第一光信号携带的原始数据分别对应不同的电物理资源。该解调该第二光信号的过程，包括：该每个接收机在该第二光信号携带的原始数据中，获取该接收机对应的电物理资源所对应的原始数据。

在一种示例中，该电物理资源为子载波，该原始数据为数字信号(即该原始数据以数字信号的方式呈现)，该每个发射机获取一路第一光信号的过程包括：该每个发射机将数字信号映射在与该发射机对应的子载波上之后，基于该映射在子载波上的数字信号转换成的模拟信号生成该第一光信号。该N个发射机中不同发射机对应的子载波不同，且任意两个子载波正交。该每个接收机在该第二光信号携带的原始数据中，获取该接收机对应的电物理资源所对应的原始数据，包括：该每个接收机将该第二光信号转换为模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号，该数字信号包括N路映射在子载波上的数字信号，获取该接收机对应的子载波上的数字信号。在另一种示例中，该电物理资源为扩频码，该原始数据为数字信号(即该原始数据以数字信号的方式呈现)，该每个发射机获取一路第一光信号的过程，包括：该发射机采用与该发射机对应的扩频码将数字信号编码为扩频数字信号。基于该扩频数字信号转换成的模拟信号生成该第一光信号。该N个发射机对应的扩频码不同，且任意两个该扩频码正交。该每个接收机在该第二光信号携带的原始数据中，获取该接收机对应的电物理资源所对应的原始数据，包括：该每个接收机将该第二光信号转换为模拟信号，该数字信号包括N路扩频数字信号。将该模拟信号转换为数字信号。采用该接收机对应的扩频码解码该数字信号得到解码后的数字信号。

需要说明的是，前述原始数据也可以为模拟信号。若其为模拟信号，每个发射机可以先将接收的模拟信号转换为数字信号，再对该数字信号进行处理。该处理方式参考前述两种示例中的处理方式。

第四方面，本申请提供一种通信方法，该通信方法包括：接收N个发射机中每个发射机发送的一路第一光信号。该N为大于1的正整数。将该N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号。将该第二光信号广播发送至M个接收机。该M为大于1的正整数。

本申请实施例提供的通信方法中，N个发射机和M个接收机通过光耦合器进行通信。光耦合器将发射机发送的第一光信号耦合成一路第二光信号后，广播给M个接收机。如此，光耦合器无需进行光电转换处理，即可实现发射机和接收机的通信，相对于交换机能够有效降低通信时延。

第五方面，本申请提供一种通信装置，该通信装置可以包括至少一个模块，该至少一个模块可以用于实现上述第三方面或者第三方面的各种可能实现提供的通信方法。

第六方面，本申请提供一种通信装置，该通信装置可以包括至少一个模块，该至少一个模块可以用于实现上述第四方面或者第四方面的各种可能实现提供的通信方法。例如，该通信装置包括：接收模块，用于接收N个发射机中每个发射机发送的一路第一光信号，该N为大于1的正整数；耦合模块，用于将该N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号；发送模块，用于将该第二光信号广播发送至M个接收机，该M为大于1的正整数。

本申请实施例提供的通信系统中，N个发射机和M个接收机通过光耦合器进行通信，光耦合器用于将发射机发送的第一光信号耦合成一路第二光信号后，广播给M个接收机。如此，光耦合器无需进行光电转换处理，即可实现发射机和接收机的通信，相对于交换机能够有效降低通信时延。并且发射机和接收机之间的数据传输仅需要一次电光转换和一次光电转换。由于电光转换和光电转换次数少，因此，能够降低通信功耗，并且提升通信系统传输容量。并且发射机和接收机之间的信号通过一跳光耦合器实现一跳直达，可以进一步降低通信时延。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种通信系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种光耦合器的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种光耦合器的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的又一种光耦合器的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种设置有光放大器的光耦合器的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的另一种设置有光放大器的光耦合器的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的另一种通信系统的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的又一种通信系统的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种通信系统的通信原理示意图；

图10是本申请实施例提供的一种通信系统的通信原理示意图；

图11是本申请实施例提供的再一种通信系统的结构示意图；

图12是本申请实施例提供的一种光耦合器的结构示意图；

图13是本申请实施例提供的一种通信方法的流程示意图；

图14是本申请实施例提供的一种通信方法的流程示意图；

图15是本申请实施例提供的一种通信装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的原理和技术方案更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1是本申请实施例提供的一种通信系统10的结构示意图。如图1所示，该通信系统10包括：N个发射机101，M个接收机102和光耦合器(coupler)103。N和M均为大于1的正整数。该N个发射机101中每个发射机101用于向该光耦合器103发送一路第一光信号。该光耦合器103用于将该N个发射机101发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号，并将该第二光信号广播发送至M个接收机102。该M个接收机102中每个接收机102用于接收该光耦合器103发送的第二光信号，并解调该第二光信号。

传统的通信系统中，通信节点通过交换机进行通信。每次通信需要经过交换机执行至少一次光电转换和至少一次电光转换，导致各个通信节点之间的较大的通信时延。

本申请实施例提供的通信系统中，N个发射机和M个接收机通过光耦合器进行通信。光耦合器用于将发射机发送的第一光信号耦合成一路第二光信号后，广播给M个接收机。如此，光耦合器无需进行光电转换处理，即可实现发射机和接收机的通信。相对于传统通信系统的交换机能够有效降低通信时延。并且传统的通信系统，发射机和接收机之间的数据传输可能需要经过多跳交换机。而本申请提供的通信系统，发射机和接收机之间的数据传输仅需要一跳光耦合器。因此可以进一步降低通信时延，并且提升通信系统传输容量，降低通信功耗。

在本申请实施例中，光耦合器具有光信号耦合功能和光信号广播功能。其中，光信号耦合功能指的是将该N路第一光信号耦合(couple)为一路第二光信号。具体包括：将N路第一光信号的功率耦合和/或将N路第一光信号的波长耦合。其中，将N路第一光信号的功率耦合指的是将N路第一光信号的功率叠加。将N路第一光信号的波长耦合指的是将N路第一光信号的波长复用(multiplex，也称合路，combine)。光信号广播功能指的是将该第二光信号广播发送至M个接收机，具体包括：将携带相同数据的第二光信号分别发送至M个接收机102。其中，广播至M个接收机的第二光信号的功率可以相同也可以不同，但携带的数据相同。在该通信系统布网时，可以根据实际情况对光耦合器进行功率均衡，使得广播至M个接收机的第二光信号的功率相同或不同。例如，光耦合器通过功率均分的方式广播第二光信号，使得广播至M个接收机的第二光信号的功率相同。如此光耦合器的结构简单，便于实现。又例如，通过光耦合器与M个接收机的通信需求，确定不同接收机所需的第二光信号的功率大小。光耦合器按照该不同接收机所需的功率大小向不同接收机广播第二光信号(例如通过在光耦合中增加一个或多个光放大器来调整第二光信号的功率)。如此光耦合器与M个接收机的通信灵活性高，通信效果较好。

前述光耦合器可以有多种实现方式，图2至图4分别是本申请实施例提供的3种光耦合器的结构示意图。下面以该3种光耦合器为例分别进行说明：

在第一种实现方式中，如图2所示，该光耦合器103为具有N个输入端I1和M个输出端O1的N×M光耦合器1031。该N个输入端I1分别与N个发射机连接。M个输出端O1分别与M个接收机连接。

在第二种实现方式中，如图3所示，该光耦合器103包括：具有N个输入端I2和1个输出端O2的N×1子光耦合器1032以及具有1个输入端I3和M个输出端O3的1×M子光耦合器1033，该N×1子光耦合器1032的输出端O2与该1×M子光耦合器1033的输入端I3连接，该N×1子光耦合器1032也可以称为N×1合波器或合路器。该N个输入端I2分别与N个发射机连接。M个输出端O3分别与M个接收机连接。该N×1子光耦合器1032可以实现前述光信号耦合功能，该1×M子光耦合器1033可以实现前述光信号广播功能。

在第三种实现方式中，该光耦合器103包括：T个具有S个输入端I4和1个输出端O4的S×1子光耦合器1034、1个具有T个输入端I5和1个输出端O5的T×1子光耦合器1035、1个具有1个输入端I6和Q个输出端O6的1×Q子光耦合器1036以及Q个具有1个输入端I7和P个输出端O7的1×P子光耦合器1037。该T、该S、该Q和该P均为正整数。N＝S×T，M＝Q×P。其中，S×1子光耦合器1034也可以称为S×1合波器或合路器，T×1子光耦合器1035也可以称为T×1合波器或合路器，T个该S×1子光耦合器的输出端O4与该T×1子光耦合器的T个输入端I5分别连接，该T×1子光耦合器1035的输出端O5与该1×Q子光耦合器1036的输入端I6连接，该1×Q子光耦合器1036的Q个输出端O6分别与Q个该1×P子光耦合器1037的输入端I7连接。该S×T个输入端I4分别与N个发射机连接。Q×P个输出端O7分别与M个接收机连接。相连接的T个S×1子光耦合器1034与T×1子光耦合器1035，可以实现前述光信号耦合功能，相连接的1×Q子光耦合器1036与Q个1×P子光耦合器1037可以实现前述光信号广播功能。

前述实施例中，通信系统中发射机和接收机均指的是处于工作状态的发射机和接收机，该工作状态指的是够进行通信的状态。在前述三种实现方式中的光耦合器中，均以光耦合器的输入端数量与通信系统中处于工作状态的发射机的数量相等，光耦合器的输出端数量与通信系统中处于工作状态的接收机的数量相等为例进行说明。在实际实现时，光耦合器的输入端数量可以大于通信系统中处于工作状态的发射机的数量。光耦合器的输出端数量可以大于通信系统中处于工作状态的接收机的数量。在一种情况下，光耦合器具有空闲输入端和空闲输出端。如此便于连接新的发射机和接收机。实现通信系统的扩容。在另一种情况下，光耦合器具有与处于非工作状态的发射机连接的输入端。当该发射机由非工作状态切换至工作状态时，光耦合器可以迅速响应该发射机发出的第一光信号。和/或，光耦合器具有与处于非工作状态的接收机连接的输出端。当该接收机由非工作状态切换至工作状态时，光耦合器可以将第二光信号也发送至该接收机。

在部署通信系统时，可以根据实际所需要的输入端和输出端的数量，部署如第一种可选方式所述的整体式光耦合器。或者如第二种或第三种可选方式所述的级联式光耦合器。当通信系统中部署的是如第二种或第三种可选方式所述的级联式光耦合器时，在通信系统的使用过程中，还可以根据实际情况，通过增加级联的子光耦合器或减少级联的子光耦合器的方式来调整光耦合器的输入端和输出端的数量。以适配不同时期对输入端数量和输出端数量的不同要求，实现端口数量的动态可调。

在前述第二种可选方式中和第三种可选方式中，由于光耦合器是由多个子耦合器级联形成的，相连接的子耦合器之间存在插损，影响光信号在光耦合器内部的传输效果。可选地，在光耦合器中，至少一对相连接的子光耦合器之间可以串联有光放大器。例如，每对相连接的子光耦合器之间可以串联有光放大器。并且，一对相连接的子光耦合器之间可以根据情况串联一个或多个光放大器。图5和图6分别是本申请实施例提供的两种设置有光放大器的光耦合器的结构示意图。图5和图6均以在光耦合器中设置一个光放大器1038为例进行说明，但是对光耦合器中光放大器的数量以及位置并不做限定。通过设置光放大器，可以实现级联的子光耦合器之间插损的补偿，保证通信效果。

前述光耦合器通过光纤与发射机连接，还通过光纤与接收机连接。光耦合器与每个发射机以及每个接收机之间分别存在插损。因此，光耦合器与至少一个发射机之间设置有光放大器，以进行光耦合器与发射机之间插损的补偿。例如，光耦合器与每个发射机之间设置有光放大器。光耦合器与至少一个接收机之间设置有光放大器，以进行光耦合器与接收机之间插损的补偿。例如，光耦合器与每个接收机之间设置有光放大器。

示例地，前述光放大器为拉曼放大器、掺铒光纤放大器(Erbium Doped FiberApplication Amplifier，EDFA)、硅光放大器(Silicon Optical Amplifier，SOA)或光纤放大器(Optical Fiber Ampler，OFA)。在一种可选方式中，前述光耦合器为无源光耦合器。无源耦合器由于无需消耗电能，因此可以实现低成本低功耗的光信号传输，节约通信系统的整体制造成本。前述耦合器的制造工艺包括定向耦合器(directional couplers，DC)制造工艺或多模干涉仪(multi-mode interferometers，MMI)制造工艺等，本申请实施例对此不做限定。

前述第一光信号是发射机通过信号调制得到的。相应的，接收机需要对接收的第二光信号进行解调。在不同的应用场景中，前述发射机的调制机制不同，以及接收机的解调机制不同。相应的，通信系统为不同类型的通信系统。本申请实施例以以下两种类型的通信系统为例进行说明：

第一种类型，该通信系统可以为直调直检系统。直调直检系统也称强度调制和直接检测(Intensity Modulation Direct Detection，IM/DD)系统。在直调直检系统中，每个发射机101用于调制光信号的强度(即对光信号进行强度调制)以得到第一光信号。每个接收机102用于采用检测器直接检测接收到的第二光信号。该检测器可以为光传感器，如光电二极管。

根据光的相干原理，当两路光波满足以下相干条件：频率相同，相位差恒定，振动方向(也称偏振方向)一致，会出现光的干涉现象(也称相干现象)。在直调直检系统中，若多个发射机101发送的第一光信号为由激光信号调制得到的信号，由于激光是较好的相干光，若多路光信号的波长相同，则该多路光信号的频率相同，在光耦合器103将该N个发射机101发出的N路第一光信号耦合为一路第二光信号时，该波长相同的多路第一光信号由于光载波相位随机，振动方向固定。在某一时段可能会出现相位差恒定且振动方向一致的情况，从而满足前述相干条件，产生光的相干现象。相干现象包括相干抵消现象。一旦任意两路第一光信号产生相干抵消现象，则接收机无法通过第二光信号接收到该两路第一光信号携带的数据。如此会导致通信系统的通信业务中断，容易产生通信故障。例如，若两路第一光信号的波长相同，该两路第一光信号的光载波可能在某一时刻会出现相位相差180度，振动方向一致的情况，导致两者出现相干抵消的现象。

为了避免N路第一光信号出现相干抵消的情况。在一种可选实现方式中，该N个发射机101发送的第一光信号的波长互不相同。如此，避免第一光信号之间满足前述相干条件，从而避免相干抵消的现象，保证通信系统的正常通信。示例地，该N个发射机101分别使用不同波长的光源进行光信号的调制，以保证输出的N个第一光信号的波长互不相同。示例地，该不同波长的光源为激光光源，则第一光信号为激光信号。在另一种可选实现方式中，该N路第一光信号均为宽光谱光信号。宽光谱光信号指的是光信号的光谱宽度大于预设宽度阈值，该预设宽度阈值远远大于用于信号调制的电信号的带宽，该电信号通常为模拟信号。示例地，该预设宽度阈值为该模拟信号的带宽的10倍至1000倍。宽光谱光信号是相对于激光信号而言的，宽光谱光信号的光谱宽度远远大于激光信号的光谱宽度。该N个发射机101发送的第一光信号均为宽光谱光信号时，各个第一光信号由于光谱较宽，相互之间不存在相干抵消的现象。示例地，该N个发射机101均使用宽光谱光源进行光信号的调制，以保证输出的N个第一光信号的均为宽光谱光源。前述N路宽光谱光信号的中心波长可以相同，也可以不同。实际实现时，N路第一光信号中可以有一部分第一光信号的波长互不相同，另一部分第一光信号是宽光谱信号，只要保证N路第一光信号不会出现相干抵消的情况即可。

第二种类型，该通信系统为相干通信系统。示例地，该相干通信系统可以为偏振复用相干系统。例如，偏振分割多路复用(polarization division multiplexing，PDM)-正交相移键控(quadrature phase shift keying，QPSK)系统。在相干通信系统中，每个发射机101用于采用光信号进行调制以得到第一光信号。例如，对光信号的强度进行直接调制得到第一光信号。或者，对光信号进行相干调制得到第一光信号。例如，该相干调制为QPSK调制。每个接收机102用于采用光信号对第二光信号进行相干接收，并对接收的第二光信号进行解调。其中，相干接收过程可以包括：将接收到的第二光信号与一本振(Local Oscillator)光信号进行相干耦合后，采用相干接收机(也称平衡接收机)对耦合后的第二光信号进行探测，得到探测到的第二光信号。

如前所述，无论是直调直检系统还是相干通信系统，每个发射机101都需要采用光信号进行调制得到该第一光信号。在一种可选示例中，该通信系统包括与N个发射机101一一对应的N个光源，每个光源用于向对应的发射机101提供光信号，以供该发射机101采用该光信号进行调制。在另一种可选示例中，如图7所示，图7是本申请实施例提供的另一种通信系统10的结构示意图。该通信系统10还包括该N个发射机101共用的第一光源池104。该每个发射机101用于采用该第一光源池104提供的光信号进行调制得到该第一光信号。示例地，每个发射机101分别通过光纤与该第一光源池连接。通过该光纤接收第一光源池传输的光信号。由于单个光源的制造成本较高，且容易损坏。本申请通过共用第一光源池，可以实现光源的集中管理和维护，方便在光源出现故障时进行及时地故障诊断，降低光源使用和维护成本，提高光源的安全性和可靠性。并且，该第一光源池可以包括一个或多个光源，第一光源池包括的光源可以一体化封装。例如封装成为一个可以发出一路或多路光信号的光芯片或光模块。如此，可以节约制造成本。进一步的，若该第一光源池包括的光源的数量小于N，相对于为每个发射机设置一个光源的情况，可以减少通信系统中发射机所使用的光源数量，节约使用成本。

在相干通信系统中，每个接收机102都需要采用光信号对该第二光信号进行信号解调。如采用光信号对第二光信号进行相干接收，并对接收的第二光信号进行解调。在一种可选示例中，该通信系统包括与M个接收机102一一对应的M个光源。每个光源用于向对应的接收机102提供光信号，以供该接收机102采用该光信号进行第二光信号的解调。在另一种可选示例中，如图8所示，图8是本申请实施例提供的又一种通信系统10的结构示意图。该通信系统还包括该M个接收机102共用的第二光源池105。该每个接收机102用于采用该第二光源池105提供的光信号对该第二光信号进行信号解调。示例地，每个接收机102分别通过光纤与该第二光源池连接，通过该光纤接收第二光源池传输的光信号。参考前述第一光源池的效果。本申请通过共用第二光源池，可以实现光源的集中管理和维护。方便在光源出现故障时进行及时地故障诊断，降低光源使用和维护成本，提高光源的安全性和可靠性。并且，该第二光源池可以包括一个或多个光源，第二光源池包括的光源可以一体化封装。例如封装成为一个可以发出一路或多路光信号的光芯片或光模块。如此，可以节约制造成本。进一步的，若该第二光源池包括的光源的数量小于M，相对于为每个接收机设置一个光源的情况，可以减少通信系统中接收机所使用的光源数量，节约使用成本。

前述第一光源池中的光源的类型可以相同也可以不同。前述第二光源池中的光源的类型可以相同也可以不同。若光源池中的光源类型相同，可以进一步便于光源的管理。另外，在相干通信系统中，若N个发射机101共用的第一光源池104，M个接收机102共用的第二光源池105，该第一光源池104和第二光源池105还可以集成为同一光源池。如此可以进一步节约使用和维护成本。

由于第二光信号是由N路第一光信号耦合得到的，因此该第二光信号与N路第一光信号携带的原始数据相同。通过广播第二光信号的方式可以保证M个接收机102均接收到N个发射机101所发送的原始数据。任一光信号携带的原始数据是调制在该光信号上的数据。例如，携带在该光信号上的比特信息。其中，第一光信号和第二光信号携带的该原始数据来自于发射机的信号源。该信号源可以输出电信号，该电信号可以为模拟信号或数字信号。需要说明的是，前述调制指的是基于电信号输出光信号的过程。相应的，解调指的是将光信号还原为电信号的过程。

本申请实施例提供的通信系统，该N个发射机101中，不同发射机101发送的第一光信号携带的原始数据分别对应不同的电物理资源。该每个接收机102用于在该第二光信号携带的原始数据中，获取该接收机对应的电物理资源所对应的原始数据。如此，可以实现发射机和接收机之间点对多点或者多点对多点的通信。

其中，通信系统支持的电物理资源的数量大于或等于发射机的数量，以保证不同发射机可以分配到不同的电物理资源。在第一种示例中，每个发射机可以基于发射机与电物理资源的第一对应关系确定该发射机对应的电物理资源。和/或，每个接收机可以基于接收机与电物理资源的第二对应关系确定该接收机对应的电物理资源。该第一对应关系和第二对应关系可以预先配置。在一种实现方式中，该第一对应关系和第二对应关系可以在通信系统部署时由人工配置。在另一种实现方式中，该第一对应关系可以在通信系统部署时由人工配置，N个发射机101包括用于进行第二对应关系配置的管理发射机，该管理发射机通过光耦合器将该第二对应关系发送至M个接收机。需要说明的是，前述第一对应关系和第二对应关系还可以通过其他方式分别配置在发射机侧和接收机侧，本申请实施例对此不做限定。

在第二种示例中，发射机对应的电物理资源可以由每个发射机在需要发送第一光信号时获取。和/或，接收机对应的电物理资源可以由每个接收机在需要解析第二光信号时获取。例如，每个发射机在确定获取的原始数据的目的地址后，基于该目的地址查询目的地址与电物理资源的对应关系，将与该目的地址对应的电物理资源确定为发射机对应的电物理资源。又例如，每个发射机发送的第一光信号还携带地址数据，该地址数据包括在原始数据的基础上添加的目的地址。相应的，第二光信号也携带N个第一光信号中的地址数据。每个接收机在接收第二光信号后，解析第二光信号携带的N个地址数据。当N个地址数据中任一地址数据指示的目标地址为该接收机的地址时，将该任一地址所对应的电物理资源确定为该接收机对应的电物理资源。示例的，该目的地址可以为一段数字序列，例如二进制数字序列，只要能够起到地址标识作用即可。可选地，在该第二种示例中，第一光信号基于电信号(如后文中的模拟信号)调制得到。该电信号的格式参考传统的报文格式(也称帧格式)，如以太网报文格式。

前述电物理资源与光载波不同，该电物理资源在不同应用场景中可以为不同的通信资源。相应的，发射机和接收机的信号收发原理也不同。本申请实施例以以下两种实现方式为例进行说明：

在第一种实现方式中，该电物理资源为频域资源，如子载波，发射机和接收机基于频分多址(frequency division multiple access，FDMA)原理进行通信。图9是本申请实施例提供的一种通信系统的通信原理示意图。如图9所示，该每个发射机101还用于将数字信号映射在与该发射机101对应的子载波上之后，基于该数字信号转换成的模拟信号生成该第一光信号。该N个发射机101中不同发射机101对应的子载波不同。例如，每个发射机用于执行以下步骤：

A1、将数字信号映射在与该发射机对应的子载波上。

示例地，每个发射机101可以将获取的一路数字信号先进行星座映射处理，再进行移频(也称频移)处理，以将该数字信号映射在对应的子载波上。其中，当原始数据为模拟信号时，该数字信号可以由信号源输出的模拟信号转换得到。当原始数据为数字信号时，该数字信号可以是信号源直接输出的数字信号。

A2、将映射在子载波上的数字信号转换为模拟信号。

示例地，每个发射机101可以通过数模转换模块进行数字信号到模拟信号的转换。

A3、基于模拟信号生成该第一光信号。

示例地，每个发射机101可以采用强度调制或相干调制的方式，基于模拟信号，将光信号调制成第一光信号。

相应的，每个接收机102还用于将该第二光信号转换为模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号，并获取该接收机102对应的子载波上的数字信号。例如，每个接收机用于执行以下步骤：

B1、接收第二光信号，并将接收的第二光信号转换为模拟信号。

示例地，每个接收机102可以采用直接接收或相干接收的方式接收该第二光信号。

B2、将该模拟信号转换为数字信号。

示例地，每个接收机可以通过模数转换模块进行模拟信号到数字信号的转换。

B3、获取接收机对应的子载波上的数字信号。

参考步骤A1，由于N路第一光信号对应N路映射在子载波上的数字信号，而第二光信号是由N路第一光信号耦合得到的。因此第二光信号与N路数字信号对应。则步骤B2中，由模拟信号转换得到的数字信号包括该N路映射在子载波上的数字信号。则，每个接收机获取对应的子载波上的数字信号的过程包括：在该N路映射在子载波上的数字信号中选择自身对应的一路或多路数字信号(即自身对应的子载波上映射的数字信号)的过程。与前述A1对应的，由于模拟信号和数字信号实际上是原始数据的不同表现形式，接收机根据自身需求可以将得到的数字信号转换得到模拟信号作为所需获取的原始数据，也可以不再对该数字信号进行处理，直接将该得到的数字信号作为所需获取的原始数据。

需要说明的是，通信系统支持的子载波数量大于或等于发射机的数量，以保证不同发射机分配到不同的子载波。

图9假设N＝3，M＝3，其中，3个发射机分别为发射机1011至1013，3个接收机分别为发射机1021至1023。图9中横线上的每个梯形表示一个子载波，横线上带有阴影的梯形表示映射有数字信号的子载波，表明该子载波被占用。横线上空白的梯形表示未映射有数字信号的子载波，表明该子载波未被占用，也即是该子载波为空闲子载波。图9示意性地示出了4个子载波，分别为子载波a、b、c和d。假设发射机1011至1013分别与子载波a、b和c对应，接收机1021至1023分别与子载波a、b和c对应。以发射机1011为例，发射机1011还用于将数字信号x1映射在子载波a上之后，基于该数字信号转换成的模拟信号生成该第一光信号，如此，发射机1011生成的第一光信号与映射在子载波a上的数字信号x1对应。同理，发射机1012和1013生成的第一光信号分别与映射在子载波b和c上的数字信号x2和x3对应。则光耦合器将3个发射机发送的3路第一光信号耦合为一路第二光信号后，该第二光信号与映射在子载波a、b和c上的数字信号对应。该每个接收机102将该第二光信号转换为模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号后，会得到映射在子载波a、b和c上的数字信号x1、x2、x3。则接收机1021至1023分别获取子载波a、b和c上的数字信号x1、x2、x3。通过上述过程，实现了发射机1011到接收机1021之间的点到点的数据传输，发射机1012到接收机1022之间的点到点的数据传输，以及发射机1013到接收机1023之间的点到点的数据传输。

在第二种实现方式中，该电物理资源为码资源，如扩频码，发射机和接收机基于码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)原理进行通信。图10是本申请实施例提供的一种通信系统的通信原理示意图。如图10所示，该每个发射机101还用于采用与该发射机101对应的扩频码将数字信号编码为扩频数字信号，基于该扩频数字信号转换成的模拟信号生成该第一光信号。该N个发射机101对应的扩频码不同，且任意两个该扩频码正交。例如，每个发射机用于执行以下步骤：

C1、采用与发射机对应的扩频码将数字信号编码为扩频数字信号。

示例地，每个发射机101可以将获取的一路数字信号先进行星座映射处理，再进行编码处理，以将数字信号编码为扩频数字信号。其中，当原始数据为模拟信号时，该数字信号可以由信号源输出的模拟信号转换得到。当原始数据为数字信号时，该数字信号可以是信号源直接输出的数字信号。

C2、将扩频数字信号转换为模拟信号。

示例地，每个发射机101可以通过数模转换模块进行扩频数字信号到模拟信号的转换。

C3、基于模拟信号生成该第一光信号。

示例地，每个发射机101可以采用强度调制或相干调制的方式，基于模拟信号，将光信号调制成第一光信号。

相应的，该每个接收机102还用于将该第二光信号转换为模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号，采用该接收机102对应的扩频码解码该转换后的数字信号得到解码后的数字信号。例如，每个接收机用于执行以下步骤：

D1、接收第二光信号，并将接收的第二光信号转换为模拟信号。

示例地，每个接收机102可以采用直接接收或相干接收的方式接收该第二光信号。

D2、将该模拟信号转换为数字信号。

示例地，每个接收机可以通过模数转换模块进行模拟信号到数字信号的转换。

D3、采用该接收机对应的扩频码解码该数字信号得到解码后的数字信号。

参考步骤C1，由于N路第一光信号对应N路扩频数字信号，而第二光信号是由N路第一光信号耦合得到的，因此第二光信号与N路扩频数字信号对应。则由模拟信号转换得到的数字信号包括该N路扩频数字信号。接收机102基于对应的扩频码解码该数字信号得到数字信号的过程包括：基于对应的扩频码解码该N路扩频数字信号的过程。由于不同的扩频码相互正交，因此实际上，接收机102对应的扩频码能够解码的扩频数字信号是发射机侧采用相同扩频码编码得到的扩频数字信号。需要说明的是，通信系统支持的扩频码数量大于或等于发射机的数量，以保证不同发射机分配到不同的扩频码。与前述C1对应的，由于模拟信号和数字信号实际上是原始数据的不同表现形式，接收机根据自身需求可以将得到的数字信号转换得到模拟信号作为所需获取的原始数据，也可以不再对该得到的数字信号进行处理，直接将该数字信号作为所需获取的原始数据。

图10假设N＝3，M＝3，其中，3个发射机分别为发射机1011至1013，3个接收机分别为发射机1021至1023。图10中，假设发射机1011至1013分别与扩频码d、e和f对应，接收机1021至1023分别与扩频码d、e和f对应。以发射机1011为例，发射机1011还用于采用扩频码d将数字信号x1编码为扩频数字信号x1d，基于该扩频数字信号x1d转换成的模拟信号生成该第一光信号，如此，发射机1011生成的第一光信号与扩频数字信号x1d对应。同理，发射机1012和1013生成的第一光信号分别与扩频数字信号x2e和x3f对应。则光耦合器将3个发射机发送的3路第一光信号耦合为一路第二光信号后，该第二光信号与扩频数字信号x1d、x2e和x3f对应。该每个接收机102将该第二光信号转换为模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号后，得到扩频数字信号x1d、x2e和x3f。则接收机1021至1023分别采用扩频码d、e和f解码扩频数字信号x1d、x2e和x3f，得到数字信号x1、x2、x3。通过上述过程，实现了发射机1011到接收机1021之间的点到点的数据传输，发射机1012到接收机1022之间的点到点的数据传输，以及发射机1013到接收机1023之间的点到点的数据传输。

在前述实现方式中，均以不同发射机101在数字域建立原始数据与不同电物理资源的关联关系为例进行说明。实际实现时，不同发射机101也可以在模拟域建立原始数据与不同电物理资源的关联关系，以实现与数字域等价的关联关系建立效果。例如，若发射机和接收机基于FDMA原理进行通信。在模拟域中，电物理资源可以为射频(Radio Frequency，RF)载波，原始数据为模拟信号，如电压信号，每个发射机的动作可以为：将模拟信号采用发射机对应的射频载波进行调制，得到调制后的模拟信号；基于该调制后的模拟信号，将光信号调制成第一光信号。该N个发射机中不同发射机对应的射频载波不同，且任意两个射频载波正交。相应的，接收机仍然可以执行前述步骤B1至B3。需要说明的是，在模拟域中，将模拟信号采用对应的射频载波进行载波调制指的是基于该模拟信号调制射频载波的幅度或强度。例如，若发射机和接收机基于CDMA原理进行通信。在模拟域中，电物理资源为扩频码，该扩频码为模拟扩频码，如二电平序列电信号。原始数据为模拟信号，如电压信号。每个发射机的动作可以为：对模拟信号采用对应的扩频码进行扩频调制，得到调制后的模拟信号。基于该调制后的模拟信号，将光信号调制成第一光信号。该N个发射机中不同发射机对应的扩频码不同，且任意两个扩频码正交。相应的，接收机仍然可以执行前述步骤D1至D3。本申请实施例对此不做赘述。

需要说明的是，前述实现方式均以M＝N、每个发射机对应一个电物理资源以及每个接收机对应一个电物理资源为例进行说明。实际实现时，发射机的数量和接收机的数量可以不相等。每个发射机可以对应多个电物理资源，只要保证不同的发射机对应的电物理资源不同即可。每个接收机也可以对应多个电物理资源。另外，前述实施例仅以电物理资源为子载波或扩频码为例进行说明，实际实现时，电物理资源还可以为其他频域资源、其他码域资源或者时域资源。通信系统也可以采用其他通信原理实现发射机与接收机之间基于电物理资源的数据传输。例如，通信系统还可以采用时分多址(Time division multipleaccess，TDMA)原理进行通信。但是，相对于采用TDMA原理进行通信，前述CDMA或FDMA原理进行通信的可靠性更高，时延更低。

如前所述，不同通信系统的发射机的调制机制不同，以及接收机的解调机制不同，和/或信号收发原理不同。因此，发射机和接收机执行的动作也不同。为了便于读者理解，图11是一种示意性的通信系统的结构示意图，图11以该通信系统的结构为例对发射机和接收机的结构进行说明。其中，发射机101包括处理模块1011、数模转换模块1012和调制模块1013。处理模块1011用于接收信号源输出的电信号，并基于该电信号输出数字信号。数模转换模块1012用于将处理模块1011输出的数字信号转换为模拟信号。调制模块1013用于基于该模拟信号，采用光信号进行调制以得到第一光信号。处理模块1011输出的该数字信号与发射机所对应的电物理资源对应。该数模转换模块1012可以为数字到模拟变换(digitalto analog conversion，DAC)芯片或者并行转换器(serdes)。前述实施例中，以调制模块1013基于模拟信号进行光信号的调制为例。在实际实现时，光调制过程也可以基于数字信号执行，本申请实施例对此不做限定。

接收机102包括光电转换模块1021、模数转换模块1022和处理模块1023。光电转换模块1021用于接收光耦合器发送的第二光信号，将第二光信号转换为模拟信号。模数转换模块1022用于将光电转换模块1021输出的模拟信号转换为数字信号。处理模块1023用于基于模数转换模块1022输出的数字信号获取电信号。将模拟信号转换为数字信号的过程可以包括：通过对接收的模拟信号进行模拟到数字变换(analog to digital conversion，ADC)采样得到数字信号；或者，通过对接收的模拟信号进行时钟数据恢复(clock datarecovery，CDR)采样得到数字信号。该模数转换模块1022可以为模拟到ADC芯片或CDR芯片。

示例地，当该电物理资源为子载波，发射机和接收机基于FDMA原理进行通信。处理模块1011、数模转换模块1012和调制模块1013用于分别执行前述步骤A1、A2和A3。相应的，光电转换模块1021、模数转换模块1022和处理模块1023用于分别执行前述步骤B1、B2和B3。当该物理资源为扩频码，发射机和接收机基于CDMA原理进行通信时，处理模块1011、数模转换模块1012和调制模块1013用于分别执行前述步骤C1、C2和C3。相应的，光电转换模块1021、模数转换模块1022和处理模块1023用于分别执行前述步骤D1、D2和D3。可选地，前述处理模块1011和处理模块1023均可以为数字信号处理(Digital Signal Process，DSP)模块。

在实际实现时，前述发射机和/或接收机还具有其他功能。相应地，其可以设置其他模块，或者在已有模块中增加新的功能。例如，发射机还包括：光放大器或光复用器中的一种或多种。接收机还包括：光分路器或光放大器中的一种或多种。进一步可选地，处理模块1023还用于对光纤色散和/或非线性影响进行补偿，和/或，处理模块1023还用于对光信号传输过程中所产生的误码进行纠错处理等等。

本申请实施例提供的通信系统，由一跳光耦合器代替多级交换机，避免交换机带来的电光转换以及光电转换。使得通信系统具有大带宽低延时特性，能够有效满足大流量以及高品质的通信需求。实现各种通信场景的有效兼容。该通信系统既可以用于远程通信场景，又可以应用于近程通信场景。该通信系统中的光纤既能支持单波10G(即每个波的传输速率为10G)的传输速率，又能支持单波100G(即每个波的传输速率为100G)的传输速率，还能支持其他传输速率。示例地，该通信系统为车载通信系统、数据中心系统、物联网系统或工业互联系统等。在这些通信系统中，一方面，需要实现多点到多点的通信。而本申请实施例提供的通信系统，通过设置每个发射机对应的一个或多个电物理资源，以及每个接收机对应一个或多个电物理资源，可以有效实现多点到多点的通信。另一方面，需要减少通信干扰，提高传输可靠性。而本申请实施例通过光纤和光耦合器进行发射机和接收机之间的通信，有效屏蔽了传输链路上的电磁干扰。例如，车载通信系统为车辆内部部署的通信系统。该车载通信系统包括多个通信节点，每个通信节点包括至少一个发射机和/或至少一个接收机。例如，每个通信节点包括一个发射机和一个接收机。该多个通信节点的发射机可以包括前述实施例中任一发射机。该多个通信节点的接收机可以包括前述实施例中的任一接收机。示例地，该多个通信节点包括以下至少两种：座舱数据中心(Cockpit Data Center，CDC，也称智能座舱)、移动数据中心(Mobile Data Center，MDC，也称智能驾驶模块)、行车动态控制(Vehicle Dynamic Control，VDC)模块(也称整车控制模块)和车辆接口单元(Vehicle Interface Unit，VIU)。数据中心系统包括多个服务器，每个服务器包括至少一个发射机和/或至少一个接收机。例如，每个服务器包括一个发射机和一个接收机。该多个服务器的发射机可以包括前述实施例中任一发射机。该多个服务器的接收机可以包括前述实施例中的任一接收机。

图12是本申请实施例提供的一种光耦合器20的结构示意图，该光耦合器20可以应用于前述通信系统10中。该光耦合器20包括：耦合结构201，该耦合结构被配置为通过光纤与N个发射机连接。该耦合结构可以实现前述光信号耦合功能。该耦合结构用于将该N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号后，该N为大于1的正整数。广播结构202，该广播结构被配置为通过光纤与M个接收机连接。该广播结构可以实现前述光信号广播功能。该广播结构用于将该第二光信号广播发送至M个接收机，该M为大于1的正整数。

本申请实施例提供的光耦合器中，耦合结构用于将发射机发送的第一光信号耦合成一路第二光信号。广播结构用于广播给M个接收机，如此实现N个发射机和M个接收机的通信。这样，光耦合器无需进行光电转换处理，即可实现发射机和接收机的通信，相对于交换机能够有效降低通信时延。

前述光耦合器可以有多种实现方式，下面以3种光耦合器为例分别进行说明：在第一种实现方式中，该光耦合器为具有N个输入端和M个输出端的N×M光耦合器。该光耦合器的结构参考前述图2。在第二种实现方式中，该耦合结构201为具有N个输入端和1个输出端的N×1子光耦合器，该N×1子光耦合器也可以称为N×1合波器或合路器。该广播结构202为具有1个输入端和M个输出端的1×M子光耦合器。其中，该N×1子光耦合器的输出端与该1×M子光耦合器的输入端连接。该光耦合器的结构参考前述图3。在第三种实现方式中，该耦合结构201包括：T个具有S个输入端和1个输出端的S×1子光耦合器、1个具有T个输入端和1个输出端的T×1子光耦合器。该广播结构202包括：1个具有1个输入端和Q个输出端的1×Q子光耦合器以及Q个具有1个输入端和P个输出端的1×P子光耦合器。其中，S×1子光耦合器也可以称为S×1合波器或合路器，T×1子光耦合器也可以称为T×1合波器或合路器，该T、该S、该Q和该P均为正整数，N＝S×T，M＝Q×P，T个该S×1子光耦合器的输出端与该T×1子光耦合器的T个输入端分别连接，该T×1子光耦合器的输出端与该1×Q子光耦合器的输入端连接，该1×Q子光耦合器的Q个输出端分别与Q个该1×P子光耦合器的输入端连接。该光耦合器的结构参考前述图4。

进一步的，该光耦合器20的结构以及相应的效果还可以参考前述通信系统中的光耦合器103的结构以及相应的效果，本申请实施例对此不再赘述。

图13是本申请实施例提供的一种通信方法的流程示意图。该通信方法可以应用于如图1、图7、图8至图11所示的通信系统。如图13所示，该方法包括：

S301、N个发射机中每个发射机向光耦合器发送一路第一光信号，该N为大于1的正整数。

如前所述，无论是直调直检系统还是相干通信系统，每个发射机都需要采用光信号进行调制得到该第一光信号，然后再发送该第一光信号。在一种可选示例中，该通信系统包括与N个发射机一一对应的N个光源，每个光源用于向对应的发射机提供光信号，以供该发射机采用该光信号进行调制。在另一种可选示例中，如图7所示，该每个发射机采用第一光源池提供的光信号进行调制得到该第一光信号，该第一光源池是该N个发射机共用的光源池。

可选地，当该通信系统为直调直检系统时，该每个发射机采用对光信号进行强度调制的方式得到该第一光信号。该N个发射机发送的第一光信号的波长互不相同。或者，该N个发射机发送的N路第一光信号均为宽光谱光信号。

S302、光耦合器将N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号，并将该第二光信号广播发送至M个接收机，该M为大于1的正整数。

该光耦合器的结构以及工作原理可以参考前述实施例中的光耦合器。光耦合器将N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号即将该N路第一光信号叠加为一路第二光信号。该过程包括：将N路第一光信号的功率耦合以及将N路第一光信号的波长耦合。例如，将N路第一光信号的功率耦合的过程包括：将N路第一光信号的功率叠加。将N路第一光信号的波长耦合的过程包括：将N路第一光信号的波长合并。可选地，将该第二光信号广播发送至M个接收机的过程包括：将携带相同原始数据的第二光信号分别发送至M个接收机102。其中，广播至M个接收机的第二光信号的功率可以相同也可以不同，但携带的原始数据相同。

S303、M个接收机中每个接收机在接收该光耦合器发送的第二光信号后，解调该第二光信号。

示例地，在相干通信系统中，每个接收机都需要采用光信号对该第二光信号进行信号解调。在一种可选示例中，该通信系统包括与M个接收机一一对应的M个光源。每个光源用于向对应的接收机提供光信号，以供该接收机采用该光信号进行第二光信号的解调。在另一种可选示例中，如图8所示，该每个接收机采用第二光源池提供的光信号对该第二光信号进行信号解调。该第二光源池为该M个接收机共用的光源池。

本申请实施例提供的通信方法中，N个发射机和M个接收机通过光耦合器进行通信，光耦合器将发射机发送的第一光信号耦合成一路第二光信号后，广播给M个接收机。如此，光耦合器无需进行光电转换处理，即可实现发射机和接收机的通信，相对于交换机能够有效降低通信时延。并且，本申请提供的通信方法，发射机和接收机之间的数据传输仅需要一跳光耦合器，因此可以进一步降低通信时延，并且提升通信系统传输容量，降低通信功耗。本申请实施例中，该N个发射机中，不同发射机发送的第一光信号携带的原始数据分别对应不同的电物理资源。该接收机解调第二光信号的过程，包括：该每个接收机在该第二光信号携带的原始数据中，获取该接收机对应的电物理资源所对应的原始数据。如此，可以实现发射机和接收机之间点对多点或者多点对多点的通信。

前述电物理资源与光载波不同，该电物理资源在不同应用场景中可以为不同的资源。相应的，发射机和接收机的信号收发原理也不同。本申请实施例以以下两种实现方式为例进行说明：

在第一种实现方式中，该电物理资源为子载波。该原始数据为数字信号。发射机和接收机基于FDMA原理进行通信。则，前述S301中，每个发射机向光耦合器发送一路第一光信号的过程，包括：该每个发射机将数字信号映射在与该发射机对应的子载波上之后，基于该映射在子载波上的数字信号转换成的模拟信号生成该第一光信号。该N个发射机中不同发射机对应的子载波不同，且任意两个子载波正交。相应的，前述S303中，该每个接收机在该第二光信号携带的原始数据中，获取该接收机对应的电物理资源所对应的原始数据的过程包括：该每个接收机将该第二光信号转换为模拟信号。将该模拟信号转换为数字信号，获取该接收机对应的子载波上的数字信号。前述过程可以参考图9对应过程。

在第二种实现方式中，该电物理资源为扩频码。该原始数据为数字信号。发射机和接收机基于CDMA原理进行通信。则前述S301中，该每个发射机向光耦合器发送一路第一光信号的过程，包括：该发射机采用与该发射机对应的扩频码将数字信号编码为扩频数字信号。基于该扩频数字信号转换成的模拟信号生成该第一光信号。该N个发射机对应的扩频码不同，且任意两个该扩频码正交。相应的，前述S303中，该每个接收机在该第二光信号携带的原始数据中，获取该接收机对应的电物理资源所对应的原始数据的过程包括：该每个接收机将该第二光信号转换为模拟信号，将该模拟信号转换为数字信号，采用该接收机对应的扩频码解码该数字信号得到解码后的数字信号。

需要说明的是，前述原始数据也可以为模拟信号，若其为模拟信号，每个发射机可以先将接收的模拟信号转换为数字信号，再对该数字信号进行处理，该处理方式参考前述两种实现方式。本申请实施例提供的通信方法步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本申请的保护范围之内，因此不再赘述。

图14是本申请实施例提供的一种通信方法的流程示意图。该通信方法可以应用于如图2至图6以及图12任一所示的光耦合器。如图14所示，该方法包括：

S401、接收N个发射机中每个发射机发送的一路第一光信号，该N为大于1的正整数。

S402、将该N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号。

S403、将该第二光信号广播发送至M个接收机，该M为大于1的正整数。

本申请实施例提供的通信方法中，光耦合器将发射机发送的第一光信号耦合成一路第二光信号，并广播给M个接收机。如此实现N个发射机和M个接收机的通信。这样，无需进行光电转换处理，即可实现发射机和接收机的通信，相对于交换机能够有效降低通信时延。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，图13和图14描述的通信方法的具体步骤以及效果，可以参考前述通信系统的实施例以及光耦合器的实施例中的对应过程以及效果，在此不再赘述。

图15是本申请实施例提供的一种通信装置50的结构示意图。如图15所示，该通信装置50包括：接收模块501，用于接收N个发射机中每个发射机发送的一路第一光信号，所述N为大于1的正整数。耦合模块502，用于将所述N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号。发送模块503，用于将所述第二光信号广播发送至M个接收机，所述M为大于1的正整数。

本申请实施例提供的通信装置中，耦合模块将接收模块接收的N路第一光信号耦合成一路第二光信号，并由发送模块广播给M个接收机，如此实现N个发射机和M个接收机的通信。这样，无需进行光电转换处理，即可实现发射机和接收机的通信，相对于交换机能够有效降低通信时延。

上述实施例提供的通信系统、光耦合器、通信方法与通信装置实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。在本申请中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“大于1的正整数”指的是至少两个。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。“A参考B”，指的是A与B相同，或者A在B的基础上进行简单变形。本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (26)

1.一种通信系统，其特征在于，所述通信系统包括：

N个发射机，M个接收机和光耦合器，所述N和所述M均为大于1的正整数；

所述N个发射机中每个发射机用于向所述光耦合器发送一路第一光信号；

所述光耦合器用于将所述N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号，并将所述第二光信号广播发送至M个接收机；

所述M个接收机中每个接收机用于接收所述光耦合器发送的第二光信号，并解调所述第二光信号。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述光耦合器为具有N个输入端和M个输出端的N×M光耦合器。

3.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述光耦合器包括：具有N个输入端和1个输出端的N×1子光耦合器以及具有1个输入端和M个输出端的1×M子光耦合器，所述N×1子光耦合器的输出端与所述1×M子光耦合器的输入端连接。

4.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述光耦合器包括：T个具有S个输入端和1个输出端的S×1子光耦合器、1个具有T个输入端和1个输出端的T×1子光耦合器、1个具有1个输入端和Q个输出端的1×Q子光耦合器以及Q个具有1个输入端和P个输出端的1×P子光耦合器，所述T、所述S、所述Q和所述P均为正整数，N＝S×T，M＝Q×P；

其中，T个所述S×1子光耦合器的输出端与所述T×1子光耦合器的T个输入端分别连接，所述T×1子光耦合器的输出端与所述1×Q子光耦合器的输入端连接，所述1×Q子光耦合器的Q个输出端分别与Q个所述1×P子光耦合器的输入端连接。

5.根据权利要求1至4任一所述的通信系统，其特征在于，所述通信系统还包括所述N个发射机共用的第一光源池；所述每个发射机还用于采用所述第一光源池提供的光信号进行调制得到所述第一光信号。

6.根据权利要求1至5任一所述的通信系统，其特征在于，所述通信系统为相干通信系统，所述通信系统还包括所述M个接收机共用的第二光源池；

所述每个接收机还用于采用所述第二光源池提供的光信号对所述第二光信号进行信号解调。

7.根据权利要求1至6任一所述的通信系统，其特征在于，所述通信系统为直调直检系统，所述N个发射机发送的第一光信号的波长互不相同；或者，所述N路第一光信号均为宽光谱光信号。

8.根据权利要求1至7任一所述的通信系统，其特征在于，所述N个发射机中，不同发射机发送的第一光信号携带的原始数据分别对应不同的电物理资源；所述每个接收机用于在所述第二光信号携带的原始数据中，获取所述接收机对应的电物理资源所对应的原始数据。

9.根据权利要求8所述的通信系统，其特征在于，所述电物理资源为子载波，所述原始数据为数字信号，所述每个发射机还用于将所述数字信号映射在与所述发射机对应的子载波上之后，基于映射在子载波上的数字信号转换成的模拟信号生成所述第一光信号，所述N个发射机中不同发射机对应的子载波不同，且任意两个所述子载波正交；

所述每个接收机还用于将所述第二光信号转换为模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，获取所述接收机对应的子载波上的数字信号。

10.根据权利要求8所述的通信系统，其特征在于，所述电物理资源为扩频码，所述原始数据为数字信号，所述每个发射机还用于采用与所述发射机对应的扩频码将所述数字信号编码为扩频数字信号，基于所述扩频数字信号转换成的模拟信号生成所述第一光信号，所述N个发射机对应的扩频码不同，且任意两个所述扩频码正交；

所述每个接收机还用于将所述第二光信号转换为模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，采用所述接收机对应的扩频码解码转换得到的数字信号得到解码后的数字信号。

11.根据权利要求1至10任一所述的通信系统，其特征在于，所述通信系统为车载通信系统、数据中心系统、物联网系统或工业互联系统。

12.一种光耦合器，其特征在于，包括：

耦合结构，所述耦合结构被配置为通过光纤与N个发射机连接，所述耦合结构用于将所述N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号后，所述N为大于1的正整数；

广播结构，所述广播结构被配置为通过光纤与M个接收机连接，所述广播结构用于将所述第二光信号广播发送至M个接收机，所述M为大于1的正整数。

13.根据权利要求12所述的光耦合器，其特征在于，所述光耦合器为具有N个输入端和M个输出端的N×M光耦合器。

14.根据权利要求12所述的光耦合器，其特征在于，所述耦合结构为具有N个输入端和1个输出端的N×1子光耦合器；

所述广播结构为具有1个输入端和M个输出端的1×M子光耦合器；

其中，所述N×1子光耦合器的输出端与所述1×M子光耦合器的输入端连接。

15.根据权利要求12所述的光耦合器，其特征在于，所述耦合结构包括：T个具有S个输入端和1个输出端的S×1子光耦合器、1个具有T个输入端和1个输出端的T×1子光耦合器；

所述广播结构包括：1个具有1个输入端和Q个输出端的1×Q子光耦合器以及Q个具有1个输入端和P个输出端的1×P子光耦合器；

其中，所述T、所述S、所述Q和所述P均为正整数，N＝S×T，M＝Q×P，T个所述S×1子光耦合器的输出端与所述T×1子光耦合器的T个输入端分别连接，所述T×1子光耦合器的输出端与所述1×Q子光耦合器的输入端连接，所述1×Q子光耦合器的Q个输出端分别与Q个所述1×P子光耦合器的输入端连接。

16.根据权利要求14或15所述的光耦合器，其特征在于，至少一对相连接的所述子光耦合器之间串联有光放大器。

17.根据权利要求16所述的光耦合器，其特征在于，所述光放大器为拉曼放大器、掺铒光纤放大器EDFA、硅光放大器或光纤放大器。

18.根据权利要求12至17任一所述的光耦合器，其特征在于，所述光耦合器为无源光耦合器。

19.一种通信方法，其特征在于，包括：

N个发射机中每个发射机向光耦合器发送一路第一光信号，所述N为大于1的正整数；

光耦合器将N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号，并将所述第二光信号广播发送至M个接收机，所述M为大于1的正整数；

M个接收机中每个接收机在接收所述光耦合器发送的第二光信号后，解调所述第二光信号。

20.根据权利要求19所述的通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述每个发射机采用第一光源池提供的光信号进行调制得到所述第一光信号，所述第一光源池是所述N个发射机共用的光源池。

21.根据权利要求19或20所述的通信方法，其特征在于，所述解调所述第二光信号，包括：所述每个接收机采用第二光源池提供的光信号对所述第二光信号进行信号解调，所述第二光源池为所述M个接收机共用的光源池。

22.根据权利要求19至21任一所述的通信方法，其特征在于，所述每个发射机采用对光信号进行强度调制的方式得到所述第一光信号；

所述N个发射机发送的第一光信号的波长互不相同；或者，所述N路第一光信号均为宽光谱光信号。

23.根据权利要求19至22任一所述的通信方法，其特征在于，所述N个发射机中，不同发射机发送的第一光信号携带的原始数据分别对应不同的电物理资源；所述解调所述第二光信号，包括：所述每个接收机在所述第二光信号携带的原始数据中，获取所述接收机对应的电物理资源所对应的原始数据。

24.根据权利要求23所述的通信方法，其特征在于，所述电物理资源为子载波，所述原始数据为数字信号，所述方法还包括：

所述每个发射机将所述数字信号映射在与所述发射机对应的子载波上之后，基于映射在子载波上的数字信号转换成的模拟信号生成所述第一光信号，所述N个发射机中不同发射机对应的子载波不同，且任意两个所述子载波正交；

所述每个接收机在所述第二光信号携带的原始数据中，获取所述接收机对应的电物理资源所对应的原始数据，包括：所述每个接收机将所述第二光信号转换为模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，获取所述接收机对应的子载波上的数字信号。

25.根据权利要求24所述的通信方法，其特征在于，所述电物理资源为扩频码，所述原始数据为数字信号，所述方法还包括：

所述发射机采用与所述发射机对应的扩频码将所述数字信号编码为扩频数字信号，基于所述扩频数字信号转换成的模拟信号生成所述第一光信号，所述N个发射机对应的扩频码不同，且任意两个所述扩频码正交；

所述每个接收机在所述第二光信号携带的原始数据中，获取所述接收机对应的电物理资源所对应的原始数据，包括：

所述每个接收机将所述第二光信号转换为模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，采用所述接收机对应的扩频码解码转换得到的数字信号得到解码后的数字信号。

26.一种通信方法，其特征在于，所述通信方法包括：

接收N个发射机中每个发射机发送的一路第一光信号，所述N为大于1的正整数；

将所述N个发射机发送的N路第一光信号耦合为一路第二光信号；

将所述第二光信号广播发送至M个接收机，所述M为大于1的正整数。

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