CN116781156A - 一种用于光通信网络的信道编码方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及信道编码技术领域，尤其涉及一种用于光通信网络的信道编码方法，包括：将光纤信道的属性特征划分为传输质量属性和传输时延属性；依据传输质量属性对光纤信道进行聚类以获取质量聚类结果，并基于质量聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度；依据传输时延属性对光纤信道进行聚类以获取时延聚类结果，并基于时延聚类结果确定实时传输时的第二优选冗余度；基于实时传输时光纤信道的环境信息确定权重系数后，计算目标冗余度，并基于目标冗余度获取实时传输时的信道编码。通过本申请的技术方案，能够保证传输质量和传输时延之间的平衡，同时保证数据传输的实时性。

Description

一种用于光通信网络的信道编码方法

技术领域

本申请涉及信道编码技术领域，尤其涉及一种用于光通信网络的信道编码方法。

背景技术

在光通信网络中，首先对待传输数据进行信源编码，实现待传输数据的压缩，以减少待传输数据中的噪声信息；进一步，对压缩后的待传输数据进行信道编码，将信道编码后的数据通过光纤信道发送给接收方。信道编码通过在发送端添加与待传输数据相关的冗余信息，并在接收端根据这种相关性来检测和纠正传输过程产生的差错，从而提高待传输数据在传输过程中的抗干扰性。

目前，公开号为CN101444002A的专利文件公开了一种用于信道编码的编码方法，对构成发送信号的信息比特进行编码，从一组信息比特导出一个以上的冗余比特的组；按照由控制信号所指定的信道编码率减少或增加冗余比特，从而调整信息比特数和冗余比特数的比例，进而实现了冗余度的调节。

然而，上述方法通过信道编码率调整冗余度，但调节冗余度时忽略了冗余度对传输时延和传输质量的影响，冗余度的增加虽然可以提高传输质量但也会增加传输时延；且相同冗余度的情况下，不同光纤信道的传输质量和传输时延也存在差异，无法保证数据在光纤信道传输的过程中，传输质量和传输时延之间的平衡。

发明内容

为了解决本申请的上述技术问题，本申请提供了一种用于光通信网络的信道编码方法，以在光纤信道传输的过程中，保证传输质量和传输时延之间的平衡。

根据本申请的第一方面，提供了一种用于光通信网络的信道编码方法，包括：历史传输过程中，采集冗余度、传输性能结果以及光纤信道的多个属性特征，其中所述传输性能结果包括传输质量等级和传输时延等级，所述冗余度为信道编码中冗余位数与编码长度的比值，所述传输质量等级与误码率有关，所述传输时延等级与传输时延有关；基于所述属性特征和所述传输性能的相关性将所述多个属性特征划分为传输质量属性和传输时延属性；依据所述传输质量属性对光纤信道进行聚类以获取质量聚类结果，并基于所述质量聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度，所述第一优选冗余度对应实时传输的误码率最小；依据所述传输时延属性对光纤信道进行聚类以获取时延聚类结果，并基于所述时延聚类结果确定实时传输时的第二优选冗余度，所述第二优选冗余度对应实时传输的传输时延最小；基于实时传输时光纤信道的环境信息确定所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度的权重系数；基于所述第一优选冗余度、所述第二优选冗余度以及对应的权重系数计算目标冗余度，并基于所述目标冗余度和信道编码算法对传输数据进行编码，得到实时传输时的信道编码。

在一个实施例中，所述基于所述属性特征和所述传输性能的相关性将所述多个属性特征划分为传输质量属性和传输时延属性包括：对于一个属性特征，对所述历史传输过程中所述属性特征的属性值进行排列以构成属性向量；将所述属性向量中的每一个属性值替换为对应的传输质量等级以构成质量等级向量；将所述属性向量中的每一个属性值替换为对应的传输时延等级以构成时延等级向量；计算所述属性向量与所述质量等级向量的相关性系数，响应于所述相关性系数大于设定系数，将所述属性特征作为传输质量属性；计算所述属性向量与所述时延等级向量的相关性系数，响应于所述相关性系数大于所述设定系数，将所述属性特征作为传输时延属性。

在一个实施例中，所述依据所述传输质量属性对光纤信道进行聚类以获取质量聚类结果包括：在所述历史传输过程中，将每条光纤信道的所有传输质量属性的数值排列在一起，得到所述光纤信道的质量特征；设定质量簇数，依据聚类算法对所有光纤信道的质量特征进行聚类操作，得到多个质量簇，所述多个质量簇的数量与所述质量簇数相同，一个质量簇包括一个质量中心和至少一个光纤信道。

在一个实施例中，所述基于所述质量聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度包括：采集实时传输时光纤信道所有传输质量属性的属性值，构建实时传输时光纤信道的实时质量特征；计算所述实时质量特征与每个质量中心的相似度；将相似度最大值对应的质量簇作为当前实时传输的质量目标簇；构建二维坐标系，横坐标为冗余度，纵坐标为误码率；对于所述质量目标簇中的任意光纤信道，采集历史传输过程中该光纤信道对应的冗余度和误码率，并在所述二维坐标系中绘制对应的坐标点；对所述二维坐标系中所有坐标点进行插值处理，得到所述质量目标簇的误码率曲线；在所述误码率曲线中，将误码率最小值对应的冗余度作为第一优选冗余度。

在一个实施例中，所述时延聚类结果包括多个时延簇，一个时延簇包括一个时延中心和至少一个光纤信道，所述基于所述时延聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度包括：采集实时传输时光纤信道所有传输时延属性的属性值，构建实时传输时光纤信道的实时时延特征；计算所述实时时延特征与每个时延中心的相似度；将相似度最大值对应的时延簇作为当前实时传输的时延目标簇；构建二维坐标系，横坐标为冗余度，纵坐标为传输时延；对于所述时延目标簇中的任意光纤信道，采集历史传输过程中该光纤信道对应的冗余度和传输时延，并在所述二维坐标系中绘制对应的坐标点；对所述二维坐标系中所有坐标点进行插值处理，得到所述时延目标簇的传输时延曲线；在所述传输时延曲线中，将传输时延最小值对应的冗余度作为第二优选冗余度。

在一个实施例中，所述环境信息包括噪声，所述基于实时传输时光纤信道的环境信息确定所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度的权重系数包括：将实时传输时的光纤信道作为目标信道；采集所述目标信道的历史传输样本对，所述历史传输样本对包括一次数据传输时的发送信息和接收信息，将所述发送信息和所述接收信息的差值作为历史传输样本对的历史噪声；对所有历史噪声进行高斯函数拟合以获取所述目标信道的高斯分布，所述高斯分布包括噪声均值和噪声标准差；所述第一优选冗余度的权重系数满足关系式：

其中，为所述噪声均值，/>为所述噪声标准差，/>为所述第一优选冗余度的权重系数；所述第二优选冗余度的权重系数满足关系式/>。

在一个实施例中，所述环境信息包括抗噪系数，所述基于实时传输时光纤信道的环境信息确定所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度的权重系数包括：将实时传输时的光纤信道作为目标信道；在一次历史传输中，采集所述目标信道接收端处的眼图信息，并计算所述眼图信息的噪声容限，所述噪声容限用于表征抗噪能力；对历史传输中所有眼图信息的噪声容限的均值作为所述目标信道的抗噪系数；所述第一优选冗余度的权重系数满足关系式：

其中，为所述抗噪系数，/>为所述第一优选冗余度的权重系数；所述第二优选冗余度的权重系数满足关系式/>。

在一个实施例中，所述环境信息包括抗噪系数和噪声，所述噪声包括噪声均值和噪声标准差，所述第一优选冗余度的权重系数满足关系式：

其中，为噪声均值，/>为噪声标准差，/>为抗噪系数，/>为所述第一优选冗余度的权重系数；所述第二优选冗余度的权重系数满足关系式/>。

在一个实施例中，所述目标冗余度满足关系式：

其中，和/>分别为所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度，/>为第一优选冗余度的权重系数，/>为第二优选冗余度的权重系数，/>为目标冗余度。

在一个实施例中，所述基于所述目标冗余度和信道编码算法对传输数据进行编码，得到实时传输时的信道编码包括：获取实时传输中传输数据的位数；基于所述传输数据的位数/>和所述目标冗余度计算冗余位数/>，所述冗余位数/>满足关系式：

其中，为目标冗余度，/>为冗余位数；利用信道编码技术对所述传输数据进行编码，得到信道编码，所述信道编码的长度为冗余位数/>和传输数据的位数/>之和。

本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

通过本申请提供的技术方案，首先将光纤信道所有的属性特征划分为传输质量属性和传输时延属性，依据历史传输过程中光纤信道的传输质量属性确定实时传输的第一优选冗余度，第一优选冗余度使实时传输的误码率最小，即传输质量最高；依据历史传输过程中光纤信道的传输时延属性确定实时传输的第二优选冗余度，第二优选冗余度使实时传输的传输时延最小，也即传输速度最快；最后依据实时传输的光纤信道的环境信息平衡传输质量和传输时延，在实时传输时直接确定目标冗余度，以保证数据传输的实时性，同时，目标冗余度在保证传输质量的同时保证了传输时延，实现了传输质量和传输时延之间的平衡。

进一步地，光纤信道的环境信息会影响数据传输的传输性能，考虑实时传输时光纤信道的环境信息中的噪声和抗噪系数，自适应地确定第一优选冗余度和第二优选冗余度对应的权重系数，可保证实时传输时传输质量和传输时延之间的平衡。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是根据本申请实施例的用于光通信网络的信道编码方法的流程图；

图2是根据本申请实施例的眼图信息的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，当本申请的权利要求、说明书及附图使用术语“第一”、“第二”等时，其仅是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

根据本申请的第一方面，本申请提供了一种用于光通信网络的信道编码方法。图1是根据本申请实施例的用于光通信网络的信道编码方法的流程图。如图1所示，所述测试方法100包括步骤S101至S106，以下详细说明。

S101，历史传输过程中，采集冗余度、传输性能结果以及光纤信道的多个属性特征，其中所述传输性能结果包括传输质量等级和传输时延等级，所述冗余度为信道编码中冗余位数与编码长度的比值，所述传输质量等级与误码率有关，所述传输时延等级与传输时延有关。

在一个实施例中，在光通信网络中，传输数据经信道编码技术处理后得到对应的信道编码，所述信道编码包括传输数据位和冗余位，传输数据位数和冗余位数之和为信道编码的编码长度；信道编码在多个光纤信道中进行传输，将传输数据从发送方传输至接收方，其中信道编码可为前向纠错编码FEC或LDPC码等其他现有的信道编码方法。所述冗余度为信道编码中冗余位数与编码长度的比值，具体满足关系式：

其中，为冗余位数，/>为传输数据位数和冗余位数之和，即为编码长度，/>为冗余度。

其中，在历史传输过程中，对于一次数据传输过程，采集信道编码的冗余度、传输性能结果和所经过的光纤信道的多个属性特征，其中所述多个属性特征包括色散系数、折射率、衰减率、光纤芯径、包层直径等光纤信道的固有属性，所述传输性能结果包括传输质量等级和传输时延等级。其中，所述传输质量等级与误码率有关，所述传输时延等级与传输时延有关。

在一个实施例中，采集一次数据传输中的误码率和传输时延，其中所述误码率为差错码字的数量除以传输的总码字数；依据误码率确定传输质量等级，依据传输时延确定传输时延等级；将一次数据传输过程中的冗余度、多个属性特征、传输质量等级和传输时延等级作为一条样本数据。

示例性地，将传输质量等级设定为5个质量等级，质量等级越高，误码率越低，则对应的传输质量越高，设定每个质量等级对应的误码率的取值范围，即可依据误码率确定传输质量等级。同理，将传输时延等级设定为5个时延等级，时延等级越高，传输时延越低，则对应的传输速度越快。

在另一个实施例中，采集一次数据传输中的误码率和传输时延，所述误码率的倒数对应于所述传输质量等级，所述传输时延的倒数对应于所述传输时延等级。误码率越低，传输质量等级越高；传输时延越低，传输时延等级越高。

如此，在历史传输过程中，采集到每次传输时光纤信道的多个属性特征、冗余度以及对应的传输质量等级和传输时延等级，为后续确定实时传输时的目标冗余度提供数据基础。

S102，基于所述属性特征和所述传输性能的相关性将所述多个属性特征划分为传输质量属性和传输时延属性。

在一个实施例中，光纤信道对应多个属性特征，传输质量属性为所述多个属性特征中对传输质量等级影响较大的属性特征，传输时延属性为所述多个属性特征中对传输时延等级影响较大的属性特征。

具体地，所述基于所述属性特征和所述传输性能的相关性将所述多个属性特征划分为传输质量属性和传输时延属性包括：对于一个属性特征，对所述历史传输过程中所述属性特征的属性值进行排列以构成属性向量；将所述属性向量中的每一个属性值替换为对应的传输质量等级以构成质量等级向量；将所述属性向量中的每一个属性值替换为对应的传输时延等级以构成时延等级向量；计算所述属性向量与所述质量等级向量的相关性系数，响应于所述相关性系数大于设定系数，将所述属性特征作为传输质量属性；计算所述属性向量与所述时延等级向量的相关性系数，响应于所述相关性系数大于所述设定系数，将所述属性特征作为传输时延属性。

其中，所述相关性系数为皮尔逊相关系数，所述相关性系数的取值范围为[0,1]，所述设定系数的取值为0.6。示例性地，属性向量与质量等级向量的相关性系数越接近1，则表示属性向量对应的属性特征对传输质量等级的影响越大。

可以理解地，对于一个属性特征，当其同时影响传输质量等级和传输时延等级时，该属性特征即属于传输质量属性，又属于传输时延属性。

如此，依据历史传输过程中，属性特征与传输质量和传输时延的相关性，将光纤信道的属性特征划分为传输质量属性和传输时延属性，传输质量属性对传输质量的影响较大，传输时延属性对传输时延的影响较大；保证后续第一优选冗余度和第二优选冗余度的准确性。

S103，依据所述传输质量属性对光纤信道进行聚类以获取质量聚类结果，并基于所述质量聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度，所述第一优选冗余度对应实时传输的误码率最小。

在一个实施例中，所述依据所述传输质量属性对光纤信道进行聚类以获取质量聚类结果包括：在所述历史传输过程中，将每条光纤信道的所有传输质量属性的数值排列在一起，得到所述光纤信道的质量特征；设定质量簇数，依据聚类算法对所有光纤信道的质量特征进行聚类操作，得到多个质量簇，所述多个质量簇的数量与所述质量簇数相同，一个质量簇包括一个质量中心和至少一个光纤信道。

其中，所述聚类算法可为Kmeans或Kmeans++等现有的基于距离的聚类算法，所述质量簇数可设定为5，则将历史传输过程中的所有光纤信道依据传输质量属性划分为5个不同的类别，一个类别对应一个质量簇。

需要说明的是，由于传输质量属性为光纤信道影响传输质量等级的固有属性，则在同一个质量簇内的光纤信道，其自身固有属性对传输质量等级的影响程度相同。

在一个实施例中，所述基于所述质量聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度之前，所述方法还包括：采集实时传输时光纤信道所有传输质量属性的属性值，构建实时传输时光纤信道的实时质量特征；计算所述实时质量特征与每个质量中心的相似度；将相似度最大值对应的质量簇作为当前实时传输的质量目标簇。

其中，所述质量目标簇为所述多个质量簇中的其中一个，质量目标簇中所有光纤信道对传输质量等级的影响程度与所述实时传输时光纤信道相同。

在一个实施例中，确定质量目标簇后，即可基于所述质量聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度，具体描述如下。所述基于所述质量聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度包括：构建二维坐标系，横坐标为冗余度，纵坐标为误码率；对于所述质量目标簇中的任意光纤信道，采集历史传输过程中该光纤信道对应的冗余度和误码率，并在所述二维坐标系中绘制对应的坐标点；对所述二维坐标系中所有坐标点进行插值处理，得到所述质量目标簇的误码率曲线；在所述误码率曲线中，将误码率最小值对应的冗余度作为第一优选冗余度。

其中，对所述二维坐标系中所有坐标点进行插值处理时，可采用线性插值或三次样条插值等现有的差值算法实现。误码率越小则表示传输质量越高。

其中，质量目标簇的误码率曲线可反映实时传输时的光纤信道中，不同冗余度对应的误码率；第一优选冗余度为实时传输过程中，传输质量达到最高（误码率最小）时的冗余度。

如此，依据实时传输时光纤信道的传输质量属性确定对应的质量目标簇，在质量目标簇内绘制冗余度-误码率曲线，得到实时传输过程中使传输质量达到最高的第一优选冗余度。

S104，依据所述传输时延属性对光纤信道进行聚类以获取时延聚类结果，并基于所述时延聚类结果确定实时传输时的第二优选冗余度，所述第二优选冗余度对应实时传输的传输时延最小。

在一个实施例中，所述依据所述传输时延属性对光纤信道进行聚类以获取时延聚类结果包括：在所述历史传输过程中，将每条光纤信道的所有传输时延属性的数值排列在一起，得到所述光纤信道的时延特征；设定时延簇数，依据聚类算法对所有光纤信道的时延特征进行聚类操作，得到多个时延簇，所述多个时延簇的数量与所述时延簇数相同，一个时延簇包括一个时延中心和至少一个光纤信道。

其中，所述聚类算法可为Kmeans或Kmeans++等现有的基于距离的聚类算法，所述时延簇数可设定为5，则将历史传输过程中的所有光纤信道依据传输时延属性划分为5个不同的类别，一个类别对应一个时延簇。

需要说明的是，由于传输时延属性为光纤信道影响传输时延等级的固有属性，则在同一个时延簇内的光纤信道，其自身固有属性对传输时延等级的影响程度相同。

在一个实施例中，所述基于所述时延聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度之前，所述方法还包括：采集实时传输时光纤信道所有传输时延属性的属性值，构建实时传输时光纤信道的实时时延特征；计算所述实时时延特征与每个时延中心的相似度；将相似度最大值对应的时延簇作为当前实时传输的时延目标簇。

其中，所述时延目标簇为所述多个时延簇中的其中一个，时延目标簇中所有光纤信道对传输时延等级的影响程度与所述实时传输时光纤信道相同。

在一个实施例中，确定时延目标簇后，即可基于所述时延聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度，具体描述如下。所述基于所述时延聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度包括：构建二维坐标系，横坐标为冗余度，纵坐标为传输时延；对于所述时延目标簇中的任意光纤信道，采集历史传输过程中该光纤信道对应的冗余度和传输时延，并在所述二维坐标系中绘制对应的坐标点；对所述二维坐标系中所有坐标点进行插值处理，得到所述时延目标簇的传输时延曲线；在所述传输时延曲线中，将传输时延最小值对应的冗余度作为第二优选冗余度。

其中，对所述二维坐标系中所有坐标点进行插值处理时，可采用线性插值或三次样条插值等现有的差值算法实现。

其中，时延目标簇的传输时延曲线可反映实时传输时的光纤信道中，不同冗余度对应的传输时延；第二优选冗余度为实时传输过程中，传输速度达到最高（传输时延达到最小）时的冗余度。

如此，依据实时传输时光纤信道的传输时延属性确定对应的时延目标簇，在时延目标簇内绘制冗余度-传输时延曲线，得到实时传输过程中使传输时延达到最小的第二优选冗余度。

S105，基于实时传输时光纤信道的环境信息确定所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度的权重系数。

在一个实施例中，第一优选冗余度是基于实时传输时光纤信道固有的传输质量属性获取的，第二优选冗余度是基于实时传输时光纤信道固有的传输时延属性获取的。但在实时传输的过程中，光纤信道的环境信息同样会影响数据传输的传输性能，故基于实时传输时光纤信道的环境信息确定第一优选冗余度和第二优选冗余度对应的权重系数，以保证传输质量和传输时延的平衡。

其中，所述环境信息包括噪声，所述基于实时传输时光纤信道的环境信息确定所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度的权重系数包括：将实时传输时的光纤信道作为目标信道；采集所述目标信道的历史传输样本对，所述历史传输样本对包括一次数据传输时的发送信息和接收信息，将所述发送信息和所述接收信息的差值作为历史传输样本对的历史噪声；对所有历史噪声进行高斯函数拟合以获取所述目标信道的高斯分布，所述高斯分布包括噪声均值和噪声标准差；所述第一优选冗余度的权重系数满足关系式：

其中，为所述噪声均值，/>为所述噪声标准差，/>为所述第一优选冗余度的权重系数；所述第二优选冗余度的权重系数满足关系式/>。

其中，所述发送信息和所述接收信息的差值可为发送信息与接收信息之间的汉明距离或欧式距离。

其中，对所有历史噪声进行高斯函数拟合时，可采用极大似然估计算法实现；噪声越大，则表示环境信息对目标信道的传输质量影响越大，则为了保证传输质量，第一优选冗余度的权重系数应该越大。

在另一个实施例中，所述环境信息包括抗噪系数，所述基于实时传输时光纤信道的环境信息确定所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度的权重系数包括：将实时传输时的光纤信道作为目标信道；在一次历史传输中，采集所述目标信道接收端处的眼图信息，并计算所述眼图信息的噪声容限，所述噪声容限用于表征抗噪能力；对历史传输中所有眼图信息的噪声容限的均值作为所述目标信道的抗噪系数；所述第一优选冗余度的权重系数满足关系式：

其中，为所述抗噪系数，/>为所述第一优选冗余度的权重系数；所述第二优选冗余度的权重系数满足关系式/>。

其中，抗噪系数可反映目标信道以及目标信道接收端处电路对噪声的抵抗能力；抗噪系数越大，则表示目标信道抵抗噪声的能力越强，则为了保证传输时延，第一优选冗余度的权重系数应该越小。

其中，眼图信息的通过示波器采集。眼图信息如图2所示，从眼图信息中可以观察出噪声的影响，体现了接收端整体的特征，从而可以估计出抗噪能力。

在其它实施例中，所述环境信息包括抗噪系数和噪声，所述噪声包括噪声均值和噪声标准差，所述第一优选冗余度的权重系数满足关系式：

其中，为噪声均值，/>为噪声标准差，/>为抗噪系数，/>为所述第一优选冗余度的权重系数；所述第二优选冗余度的权重系数满足关系式/>。

如此，基于实时传输时光纤信道的环境信息确定第一优选冗余度和第二优选冗余度对应的权重系数，以保证传输质量和传输时延的平衡。

S106，基于所述第一优选冗余度、所述第二优选冗余度以及对应的权重系数计算目标冗余度，并基于所述目标冗余度和信道编码算法对传输数据进行编码，得到实时传输时的信道编码。

在一个实施例中，所述目标冗余度满足关系式：

其中，和/>分别为所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度，/>为第一优选冗余度的权重系数，/>为第二优选冗余度的权重系数，/>为目标冗余度。

在一个实施例中，确定目标冗余度之后，即可基于所述目标冗余度和信道编码算法对传输数据进行编码，得到实时传输时的信道编码，具体描述如下。所述基于所述目标冗余度和信道编码算法对传输数据进行编码，得到实时传输时的信道编码包括：获取实时传输中传输数据的位数；基于所述传输数据的位数/>和所述目标冗余度计算冗余位数/>，所述冗余位数/>满足关系式：

其中，为目标冗余度，/>为冗余位数；利用信道编码技术对所述传输数据进行编码，得到信道编码，所述信道编码的长度为冗余位数/>和传输数据的位数/>之和。

其中，信道编码技术可为前向纠错编码FEC或LDPC码等其他现有的信道编码方法。将信道编码经目标光纤传输给接收方即可实现传输。在实时传输时，依据目标冗余度和传输数据的位数即可直接确定最优的信道编码的长度，保证数据传输的实时性；该信道编码的长度可在保证传输质量的同时保证了传输时延，保证传输质量和传输时延之间的平衡。

以上通过具体实施例介绍了本申请的用于光通信网络的信道编码方法的技术原理和实施细节。通过本申请提供的技术方案，首先将光纤信道所有的属性特征划分为传输质量属性和传输时延属性，依据历史传输过程中光纤信道的传输质量属性确定实时传输的第一优选冗余度，第一优选冗余度使实时传输的误码率最小，即传输质量最高；依据历史传输过程中光纤信道的传输时延属性确定实时传输的第二优选冗余度，第二优选冗余度使实时传输的传输时延最小，也即传输速度最快；最后依据实时传输的光纤信道的环境信息平衡传输质量和传输时延，在实时传输时直接确定目标冗余度，以保证数据传输的实时性，同时，目标冗余度在保证传输质量的同时保证了传输时延，实现了传输质量和传输时延之间的平衡。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于光通信网络的信道编码方法，其特征在于，包括：

历史传输过程中，采集冗余度、传输性能结果以及光纤信道的多个属性特征，其中所述传输性能结果包括传输质量等级和传输时延等级，所述冗余度为信道编码中冗余位数与编码长度的比值，所述传输质量等级与误码率有关，所述传输时延等级与传输时延有关；

基于所述属性特征和所述传输性能的相关性将所述多个属性特征划分为传输质量属性和传输时延属性；

依据所述传输质量属性对光纤信道进行聚类以获取质量聚类结果，并基于所述质量聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度，所述第一优选冗余度对应实时传输的误码率最小；

依据所述传输时延属性对光纤信道进行聚类以获取时延聚类结果，并基于所述时延聚类结果确定实时传输时的第二优选冗余度，所述第二优选冗余度对应实时传输的传输时延最小；

基于实时传输时光纤信道的环境信息确定所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度的权重系数；

基于所述第一优选冗余度、所述第二优选冗余度以及对应的权重系数计算目标冗余度，并基于所述目标冗余度和信道编码算法对传输数据进行编码，得到实时传输时的信道编码。

2.根据权利要求1所述的一种用于光通信网络的信道编码方法，其特征在于，所述基于所述属性特征和所述传输性能的相关性将所述多个属性特征划分为传输质量属性和传输时延属性包括：

对于一个属性特征，对所述历史传输过程中所述属性特征的属性值进行排列以构成属性向量；

将所述属性向量中的每一个属性值替换为对应的传输质量等级以构成质量等级向量；

将所述属性向量中的每一个属性值替换为对应的传输时延等级以构成时延等级向量；

计算所述属性向量与所述质量等级向量的相关性系数，响应于所述相关性系数大于设定系数，将所述属性特征作为传输质量属性；

计算所述属性向量与所述时延等级向量的相关性系数，响应于所述相关性系数大于所述设定系数，将所述属性特征作为传输时延属性。

3.根据权利要求1所述的一种用于光通信网络的信道编码方法，其特征在于，所述依据所述传输质量属性对光纤信道进行聚类以获取质量聚类结果包括：

在所述历史传输过程中，将每条光纤信道的所有传输质量属性的数值排列在一起，得到所述光纤信道的质量特征；

设定质量簇数，依据聚类算法对所有光纤信道的质量特征进行聚类操作，得到多个质量簇，所述多个质量簇的数量与所述质量簇数相同，一个质量簇包括一个质量中心和至少一个光纤信道。

4.根据权利要求3所述的一种用于光通信网络的信道编码方法，其特征在于，所述基于所述质量聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度包括：

采集实时传输时光纤信道所有传输质量属性的属性值，构建实时传输时光纤信道的实时质量特征；

计算所述实时质量特征与每个质量中心的相似度；

将相似度最大值对应的质量簇作为当前实时传输的质量目标簇；

构建二维坐标系，横坐标为冗余度，纵坐标为误码率；

对于所述质量目标簇中的任意光纤信道，采集历史传输过程中该光纤信道对应的冗余度和误码率，并在所述二维坐标系中绘制对应的坐标点；

对所述二维坐标系中所有坐标点进行插值处理，得到所述质量目标簇的误码率曲线；

在所述误码率曲线中，将误码率最小值对应的冗余度作为第一优选冗余度。

5.根据权利要求1所述的一种用于光通信网络的信道编码方法，其特征在于，所述时延聚类结果包括多个时延簇，一个时延簇包括一个时延中心和至少一个光纤信道，所述基于所述时延聚类结果确定实时传输时的第一优选冗余度包括：

采集实时传输时光纤信道所有传输时延属性的属性值，构建实时传输时光纤信道的实时时延特征；

计算所述实时时延特征与每个时延中心的相似度；

将相似度最大值对应的时延簇作为当前实时传输的时延目标簇；

构建二维坐标系，横坐标为冗余度，纵坐标为传输时延；

对于所述时延目标簇中的任意光纤信道，采集历史传输过程中该光纤信道对应的冗余度和传输时延，并在所述二维坐标系中绘制对应的坐标点；

对所述二维坐标系中所有坐标点进行插值处理，得到所述时延目标簇的传输时延曲线；

在所述传输时延曲线中，将传输时延最小值对应的冗余度作为第二优选冗余度。

6.根据权利要求1所述的一种用于光通信网络的信道编码方法，其特征在于，所述环境信息包括噪声，所述基于实时传输时光纤信道的环境信息确定所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度的权重系数包括：

将实时传输时的光纤信道作为目标信道；

采集所述目标信道的历史传输样本对，所述历史传输样本对包括一次数据传输时的发送信息和接收信息，将所述发送信息和所述接收信息的差值作为历史传输样本对的历史噪声；

对所有历史噪声进行高斯函数拟合以获取所述目标信道的高斯分布，所述高斯分布包括噪声均值和噪声标准差；

所述第一优选冗余度的权重系数满足关系式：

其中，为所述噪声均值，/>为所述噪声标准差，/>为所述第一优选冗余度的权重系数；所述第二优选冗余度的权重系数满足关系式/>。

7.根据权利要求1所述的一种用于光通信网络的信道编码方法，其特征在于，所述环境信息包括抗噪系数，所述基于实时传输时光纤信道的环境信息确定所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度的权重系数包括：

将实时传输时的光纤信道作为目标信道；

在一次历史传输中，采集所述目标信道接收端处的眼图信息，并计算所述眼图信息的噪声容限，所述噪声容限用于表征抗噪能力；

对历史传输中所有眼图信息的噪声容限的均值作为所述目标信道的抗噪系数；

所述第一优选冗余度的权重系数满足关系式：

其中，为所述抗噪系数，/>为所述第一优选冗余度的权重系数；所述第二优选冗余度的权重系数满足关系式/>。

8.根据权利要求1所述的一种用于光通信网络的信道编码方法，其特征在于，所述环境信息包括抗噪系数和噪声，所述噪声包括噪声均值和噪声标准差，所述第一优选冗余度的权重系数满足关系式：

其中，为噪声均值，/>为噪声标准差，/>为抗噪系数，/>为所述第一优选冗余度的权重系数；所述第二优选冗余度的权重系数满足关系式/>。

9.根据权利要求6至8任意一项所述的一种用于光通信网络的信道编码方法，其特征在于，所述目标冗余度满足关系式：

其中，和/>分别为所述第一优选冗余度和所述第二优选冗余度，/>为第一优选冗余度的权重系数，/>为第二优选冗余度的权重系数，/>为目标冗余度。

10.根据权利要求9所述的一种用于光通信网络的信道编码方法，其特征在于，所述基于所述目标冗余度和信道编码算法对传输数据进行编码，得到实时传输时的信道编码包括：

获取实时传输中传输数据的位数；

基于所述传输数据的位数和所述目标冗余度计算冗余位数/>，所述冗余位数/>满足关系式：

其中，为目标冗余度，/>为冗余位数；

利用信道编码技术对所述传输数据进行编码，得到信道编码，所述信道编码的长度为冗余位数和传输数据的位数/>之和。