DE202012013446U1

DE202012013446U1 - Transport mehrerer asynchroner Datenströme mit Modulation höherer Ordnung

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Publication number: DE202012013446U1
Application number: DE202012013446.9U
Authority: DE
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Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2017-01-20
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: KR20140030198A; JP2016076943A; WO2012145165A2; CA2832915A1; CN103650396B; US8712251B2; US8909064B2; WO2012145165A3; CA2832915C; EP2700182B1; KR101743133B1; EP2700182A2; EP2700182A4; CN106209248A; DK3471300T3; JP2014518601A; CN103650396A; EP3471300A1; CN106209248B; JP5843336B2

Abstract

Optisches Sendersystem, umfassend: mindestens ein Modul zum Durchführen des Unframings durch das Entfernen der Framing-Informationen von einer Vielzahl von N-asynchronen Datenströmen sowie für die Synchronisierung der asynchronen Datenströme; mindestens ein Modul zum Re-Framing der synchronisierten Datenströme sowie zum Tagging der synchronisierten Datenströme mit verschlüsselten Strominformationen. eine Modulation höherer Ordnung zur Durchführung einer der 2N-Level optischen Modulation der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme vor der Übertragung der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme an einen optischen Empfänger.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Anwendungsbereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung steht generell mit optischen Transportsystemen in Beziehung. Insbesondere beziehen sich Aspekte dieser vorliegenden Erfindung auf den Transport mehrerer asynchroner Datenströme über ein optisches Transportsystem mithilfe einer Modulation höherer Ordnung.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine Reihe bestehender Vernetzungsszenarien umfassen den Transport einer Reihe an Datenströmen von Routern oder Switchen über verschiedene geografische Bereiche, sowie innerhalb einer Metropolregion oder einem regionalen Netzwerk, auf eine Art, mit der die Verwendung der verfügbaren optischen Fasern optimiert werden kann. Eingehende Datenströme sind in der Regel asynchron, phasenverschoben und haben Taktfrequenzen innerhalb von +/–100 ppm, da sie von verschiedenen, unabhängigen Quellen abstammen.
Einige Lösungen verwenden das Zeitmultiplexing („TDM“), beispielsweise mithilfe einer Synchronous Optical NETwork („SONET“)/Synchronous Digital Hierarchy („SDH“) oder ein Optical Transport Network („OTN“) Hierarchie, in der Dienstleistungen mit geringeren Geschwindigkeiten synchron gemultiplext werden, um eine höheren Datenrate zur Übertragung zu erreichen. Andere Lösungen verwenden das Wellenlängen-Multiplexing („WDM“), wobei verschiedene eingehende Datenströme auf unterschiedlichen Wellenlängen abgebildet und auf eine einzelne Faser gemultiplext werden.
Beim TDM werden die eingehenden asynchronen Datenströme auf Transportcontainern abgebildet, die anschliessend per TDM gemultiplext werden, um einen schnelleren Container zu schaffen. Dieser schnellere Container (Strom) wird anschliessend über eine Reihe optischer Modulationsverfahren übermittelt; von der einfachen Ein-Aus-Tastung bis zur Modulation höherer Ordnung basierend auf der Phase und Polarisation. TDM wird jedoch durch die schnellste Technologie auf dem Markt für elektronische Übertragung, Empfang, Kanalbeeinträchtigung und Verarbeitung beschränkt. Somit sind wesentliche Mängel des reinen TDM-Transports die Kosten, Komplexität sowie der Stromverbrauch der TDM-Multiplexing-Phase und dem anschließenden Deserialisieren. Grundsätzlich führt der Ansatz der TDM-Aggregation zu einer zusätzlichen Multiplexing-/Demultiplexing-Komplexität sowie zu Mehrkosten aufgrund von Hochleistungsoptiken und Elektronik. Andererseits ist die spektrale Effizienz bei der Verwendung der herkömmlichen WDM-Technologie (einschliesslich Dense WDM „DWDM“) zum Transport dieser langsameren asynchronen Signale sehr gering. Aus diesem Grund wird die vollständige Übertragungskapazität der Faser möglicherweise nicht ausgenutzt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aspekte der Erfindung behandeln die Kosten- und Komplexitätsprobleme von Hochleistungsoptiken und Elektronik in Verbindung mit einem TDM-Ansatz sowie die spektrale Ineffizienz von WDM bei einem langsameren Signalansatz. Wie hierin beschrieben, ist es möglich, eine geringe Baud-Rate für kostengünstige Optiken und Elektronik zu erhalten und gleichzeitig eine hohe Bitrate für eine hohe spektrale Effizienz zu erzielen.
Ausführungsformen der Erfindung bieten eine Modulation höherer Ordnung, wie eine Phasen- und/oder Amplitudenmodulation, um mehrere Bits pro Symbol für einen Transport mehrerer Datenströme in einem optischen Transportsystem zu erzielen. Zusätzliche Multiplexing-Verfahren, wie das Zeitmultiplexing, Polarisationsmultiplexing und das Sub-Carrier-Multiplexing können ebenfalls zusammen mit der Modulation höherer Ordnung verwendet werden. Das kann in verschiedenen Kombinationen erfolgen, um einen Multidatenstrom-Transportmechanismus mit höherer spektraler Effizienz zu erzielen.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform, umfasst ein optisches Übertragungssystem mindestens ein Modul zum Unframing durch das Entfernen der Framing-Informationen von einer Vielzahl von N-asynchronen Datenströmen sowie für die Synchronisierung der asynchronen Datenströme. Darüber hinaus umfasst das System auch mindestens ein Modul zum Re-Framing der synchronisierten Datenströme sowie zum Tagging der synchronisierten Datenströme mit verschlüsselten Strominformationen. Das System umfasst auch eine Modulation höherer Ordnung zur Durchführung einer 2^N-Level optischen Modulation der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme vor der Übertragung der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme an einen optischen Empfänger.
In einem Beispiel umfasst das System darüber hinaus einen Differential-Encoder zum Empfang der synchronisierten Datenströme von mindestens einem Modul zum Re-Framing und Tagging. Der Differential-Encoder wird zur Verschlüsselung von mindestens einer Phase und Amplitude an Signalen in Verbindung mit den synchronisierten Datenströmen verwendet, bevor die Modulation höherer Ordnung die 2^N-Level optische Modulation durchführt.
In einem weiteren Beispiel umfasst das System darüber hinaus einen Multiplexer zur Durchführung von mindestens einem Polarisationsmultiplexing, Sub-Carrier-Multiplexing und einem Zeitmultiplexing für die gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme.
In einer Alternative umfasst das mindestens eine Modul zum Unframing und Synchronisieren einen ersten Satz an Unframing-und Synchronisationsmodulen zum Betrieb eines ersten Satzes der asynchronen Datenströme, um einen ersten Satz an synchronen Datenströmen zu produzieren sowie einen zweiten Satz an Unframing- und Synchronisationsmodulen zum Betrieb eines zweiten Satzes an asynchronen Datenströmen zur Produktion eines zweiten Satzes an synchronen Datenströmen. Hier umfasst das mindestens eine Modul zum Re-Framing und Tagging einen ersten Satz an Re-Framing- und Tagging-Modulen zum Betrieb auf dem entsprechenden Modul auf dem ersten Satz der synchronen Datenströme, um einen ersten Satz an gekennzeichneten, synchronen Datenströmen zu produzieren, sowie einen zweiten Satz an Re-Framing- und Tagging-Modulen zum Betrieb auf den entsprechenden Modulen auf dem zweiten Satz an synchronisierten Datenströmen zur Produktion eines zweiten Satzes an gekennzeichneten, synchronisierten Datenströmen. Der Modulator mit höherer Ordnung umfasst einen ersten Modulator mit höherer Ordnung zur Durchführung einer 2^N-Level optischen Modulation auf dem ersten Satz der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme zur Produktion eines ersten optisch modulierten Signals und einen zweiten Modulator mit höherer Ordnung zur Durchführung einer 2^N-Level optischen Modulation auf dem zweiten Satz der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme, um ein zweites optisch moduliertes Signal zu produzieren. Dabei wird der Multiplexer verwendet, um die ersten und zweiten optisch modulierten Signale zu empfangen und ein Polarisationsmultiplexing darauf durchzuführen, um ein einziges, gemultiplextes optisches Signal vor der Übertragung an den optischen Empfänger zu erhalten.
In einer anderen Alternative umfasst das mindestens eine Modul zum Unframing und Synchronisieren einen ersten Satz an Unframing- und Synchronisationsmodulen zum Betrieb eines ersten Satzes der asynchronen Datenströme, um einen ersten Satz an synchronen Datenströmen zu produzieren, sowie einen zweiten Satz an Unframing- und Synchronisationsmodulen zum Betrieb eines zweiten Satzes an asynchronen Datenströmen zur Produktion eines zweiten Satzes an synchronen Datenströmen. Hier umfasst das mindestens eine Modul zum Re-Framing und Tagging Tagging-Module zum Betrieb auf dem entsprechenden Modul auf dem ersten Satz der synchronen Datenströme, um einen ersten Satz an gekennzeichneten, synchronen Datenströmen zu produzieren, sowie einen zweiten Satz an Re-Framing- und Tagging-Modulen zum Betrieb auf den entsprechenden Modulen auf dem zweiten Satz an synchronisierten Datenströmen zur Produktion eines zweiten Satzes an gekennzeichneten, synchronisierten Datenströmen. Der Modulator mit höherer Ordnung umfasst einen ersten Modulator mit höherer Ordnung zur Durchführung einer 2^N-Level optischen Modulation auf dem ersten Satz der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme zur Produktion eines ersten optisch modulierten Signals und einen zweiten Modulator mit höherer Ordnung zur Durchführung einer 2^N-Level optischen Modulation auf dem zweiten Satz der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme, um ein zweites optisch moduliertes Signal zu produzieren. Dabei wird der Multiplexer verwendet, um die ersten und zweiten optisch modulierten Signale zu empfangen und ein Sub-Carrier-Multiplexing darauf durchzuführen, um ein einziges, gemultiplextes optisches Signal vor der Übertragung an den optischen Empfänger zu erhalten.
In einer anderen Alternative umfasst das mindestens eine Modul zum Unframing und Synchronisieren eine Vielzahl von Unframing- und Synchronisationsmodulen, wobei jedes dieser Vielzahl von Unframing- und Synchronisationsmodulen zum Betrieb auf einem entsprechenden Satz an asynchronen Datenströmen konfiguriert ist, um einen entsprechenden Satz an synchronen Datenströmen zu produzieren. Das mindestens eine Re-Framing- und Tagging-Modul umfasst eine Vielzahl von Re-Framing- und Tagging-Modulen. Jede Vielzahl von Re-Framing- und Tagging-Modulen ist so konfiguriert, um auf einem entsprechenden Modul der synchronen Datenströme verwendet werden zu können und einen entsprechenden, gekennzeichneten, synchronen Datenstrom zu produzieren. Hier umfasst der Multiplexer eine Vielzahl von Zeitmultiplexverfahren. Jeder der Zeitmultiplexer kann zum Multiplexen eines Satzes der gekennzeichneten, synchronen Datenströme verwendet werden und erstellt ein Zeitmultiplexsignal. Der Modulator mit höherer Ordnung kann dabei zum Empfang der Zeitmultiplexsignale von der Vielzahl von Zeitmultiplexern sowie zur Durchführung der 2^N-Level optischen Modulation darauf verwendet werden. In einem anderen Beispiel umfasst das System darüber hinaus eine Vielzahl von optischen zu elektrischen Wandlern für die Umwandlung der N-asynchronen Datenströme von optischen zu elektrischen Signalen, bevor mindestens ein Modul das Unframing und die Synchronisation der asynchronen Datenströme durchführt. In einem weiteren Beispiel umfasst das System zusätzlich einen Wellenlängen-Multiplexer zum Multiplexing eines Signals vom Modulator mit höherer Ordnung mit einem oder mehreren anderen optischen Signalen vor der Übertragung an den optischen Empfänger. In einem wieder anderen Beispiel wird der Modulator mit höherer Ordnung zur Durchführung der 2^N-Level optischen Modulation mithilfe der Phasenumtastung oder Quadratur-Amplitudenmodulation verwendet.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur optischen Übertragung von Daten den Empfang einer Vielzahl von N-asynchronen Datenströmen, das Durchführen von Unframing für jede dieser Vielzahl von N-asynchronen Datenströmen; die Synchronisation der Vielzahl der N-asynchronen Datenströme; das Reframing und Tagging der synchronisierten Datenströme zur Abbildung in einem strukturierten Übertragungsrahmen, einschliesslich eines Tags zur Identifizierung einer oder mehrerer spezieller Daten des Datenstroms; und die Durchführung der 2^N-Level optischen Modulation der neu gerahmten und gekennzeichneten synchronisierten Datenströme zur Produktion eines Signals der Modulation höherer Ordnung, das für die Übertragung an einen optischen Empfänger konfiguriert ist.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren darüber hinaus eine Differentialverschlüsselung der synchronisierten Datenströme mit mindestens einer Phase und Amplitude der Signale, die mit den synchronisierten Datenströmen in Beziehung stehen, bevor die 2^N-Level optische Modulation durchgeführt wird.
In einem anderem Beispiel umfasst das Verfahren weiterhin das Durchführen von Multiplexing der neu gerahmten und gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme. Hier umfasst mindestens eine Polarisation des Multiplexen ein Sub-Carrier-Multiplexing und Zeitmultiplexing.
In einer Alternative produziert das Unframing und die Synchronisation einen ersten Satz synchroner Datenströme und einen zweiten Satz synchroner Datenströme; die Reframing- und Tagging-Verfahren produzieren einen ersten Satz an neu gerahmten und gekennzeichneten synchronen Datenströmen von dem ersten Satz der synchronen Datenstrome und einen zweiten Satz neu gerahmter und gekennzeichneter synchronisierter Datenströme aus dem zweiten Satz synchroner Datenströme; die 2^N-Level optische Modulation umfasst die Durchführung einer Modulation der höheren Ordnung am ersten Satz der neu gerahmten und gekennzeichneten synchronisierten Datenströme zur Produktion eines ersten Signals der Modulation höherer Ordnung sowie die Durchführung einer Modulation höherer Ordnung am zweiten Satz der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme zur Produktion eines zweiten Signals der Modulation höherer Ordnung; und das Multiplexing umfasst die Durchführung des Polarisationsmultiplexings am ersten und zweiten Signal der Modulation höherer Ordnung, um ein einzelnes gemultiplextes optisches Signal zur Übertragung an den optischen Empfänger zu generieren.
In einer anderen Alternative produziert das Unframing und die Synchronisation einen ersten Satz synchroner Datenströme und einen zweiten Satz synchroner Datenströme; die Reframing- und Tagging-Verfahren produzieren einen ersten Satz an neu gerahmten und gekennzeichneten synchronen Datenströmen von dem ersten Satz der synchronen Datenströme und einen zweiten Satz neu gerahmter und gekennzeichneter synchronisierter Datenströme aus dem zweiten Satz synchroner Datenströme; die 2^N-Level optische Modulation umfasst die Durchführung einer Modulation höherer Ordnung am ersten Satz der neu gerahmten und gekennzeichneten synchronisierten Datenströme zur Produktion eines ersten Signals der Modulation höherer Ordnung sowie die Durchführung einer Modulation höherer Ordnung am zweiten Satz der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme zur Produktion eines zweiten Signals der Modulation höherer Ordnung; und das Multiplexing umfasst die Durchführung des Sub-Carrier-Multiplexings am ersten und zweiten Signals der Modulation höherer Ordnung, um ein einzelnes gemultiplextes optisches Signal zur Übertragung an den optischen Empfänger zu generieren.
In einer weiteren Alternative produziert das Unframing und die Synchronisation einen ersten Satz synchroner Datenströme und einen zweiten Satz synchroner Datenströme; die Reframing- und Tagging-Verfahren produzieren einen ersten Satz an neu gerahmten und gekennzeichneten synchronen Datenströmen von dem ersten Satz der synchronen Datenströme und einen zweiten Satz neu gerahmter und gekennzeichneter synchronisierter Datenströme aus dem zweiten Satz synchroner Datenströme; das Multiplexing umfasst die Durchführung eines ersten Zeitmultiplexings am ersten optisch modulierten Signal, um ein erstes Zeitmultiplexsignal zu generieren sowie die Durchführung eines zweiten Zeitmultiplexings am zweiten optisch modulierten Signal, um ein zweites Zeitmultiplexsignal zu generieren; und die 2^N-Level optische Modulation umfasst die Durchführung der optischen Modulation an den ersten und zweiten Zeitmultiplexsignalen.
In einem anderen Beispiel umfasst das Verfahren darüber hinaus die Umwandlung der N-asynchronen Datenströme von optischen zu elektrischen Signalen, bevor das Unframing und die Synchronisation durchgeführt werden. In wieder einem Beispiel umfasst das Verfahren zusätzlich einen Wellenlängen-Multiplexer auf dem Signal der Modulation höherer Ordnung mit einem oder mehreren anderen optischen Signalen vor der Übertragung an den optischen Empfänger. Und in einem anderen Beispiel verwendet die 2^N-Level optische Modulation eine Phasenumtastung oder Quadratur-Amplitudenmodulation.
In einer weiteren Ausführungsform, umfasst ein optischer Transceiver mindestens ein Modul zum Unframing durch das Entfernen der Framing-Informationen von einer Vielzahl von N-asynchronen Datenströmen sowie für die Synchronisierung der asynchronen Datenströme. Der Transceiver umfasst auch mindestens ein Modul zum Reframing der synchronisierten Datenströme und zum Tagging der synchronisierten Datenströme mit verschlüsselten Strominformationen sowie einen Modulator der hohen Ordnung zur Durchführung einer 2^N-Level optischen Modulation der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme vor der Übertragung der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme an einen optischen Empfänger. Der Transceiver umfasst weiterhin ein optisches Empfängermodul zum Empfang der gekennzeichneten synchronisierten Datenströme von einem remoten Modulator mit höherer Ordnung und zur Durchführung von mindestens einer Demodulation und Detektion auf den empfangenen, gekennzeichneten synchronisierten Datenströmen zur Ausgabe eines empfangenen Satzes an Strömen, einem Decoder zum Entschlüsseln des empfangenen Satzes an Strömen zum Generieren der entschlüsselten Ströme und mindestens ein Modul für das Reframing der entschlüsselten Ströme.
In einem Beispiel umfasst der optische Transceiver weiterhin Mittel zur Durchführung einer Tag-Identifizierung und der Neuordnung der entschlüsselten Ströme vor dem Reframing dieser Ströme. In einem anderen Beispiel umfasst der optische Transceiver weiterhin auch Mittel zur Durchführung der Signalkonditionierung auf dem empfangenen Satz der Ströme zur Bereinigung von Übertragungsbeeinträchtigungen in dem empfangenen Satz an Strömen. In wieder einem anderen Beispiel dient das optische Empfängermodul zur Durchführung der direkten Detektion mit ausgeglichenen Fotodetektoren, um Informationen aus den erhaltenen, gekennzeichneten differential-synchronisierten Phasendatenströmen zu extrahieren. Und in einem anderen Beispiel umfasst das optische Empfängermodul einen oder mehrere Oszillatoren die der Durchführung einer kohärenten Detektion dienen, um die Phasenstatus von den empfangenen, gekennzeichneten synchronisierten Datenströmen zu erkennen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt eine exemplarische optische Transceiver-Architektur in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung dar.
2 stellt eine Umwandlung mehrerer asynchroner Datenströme zu synchronen Datenströmen in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung dar.
3 stellt die Verwendung des Polarisations- und Sub-Carrier-Multiplexing mit Modulation mit höherer Ordnung in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung dar.
4 stellt Zeitmultiplexing mit Modulation höherer Ordnung in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung dar.
5A–B stellt exemplarische Konstellationen von Modulationen höherer Ordnung zur Verwendung mit Aspekten der Erfindung dar.
6 stellt ein Verfahren zur Frame-Identifizierung mithilfe von eingebetteten Tags in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung dar.
7 stellt ein zweites Verfahren zur Frame-Identifizierung mithilfe von eingebetteten Tags in Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der Erfindung dar.
8 stellt ein System mithilfe von 16-QAM Modulation höherer Ordnung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung dar.
9 stellt eine exemplarische quadratische 16-QAM Senderkonfiguration in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung dar.
10 stellt eine exemplarische sternförmige 16-QAM Senderkonfiguration in Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung dar.
11 stellt einen exemplarischen Sender- und Empfängerbetrieb in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung dar
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden ersichtlich, wenn sie unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsformen und beigefügten Abbildungen betrachtet wird. Dieselben Referenznummern in unterschiedlichen Zeichnungen können dieselben oder ähnliche Elemente identifizieren. Darüber hinaus schränkt die folgende Beschreibung die vorliegende Erfindung nicht ein; der Umfang der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche und Äquivalente definiert.
Gemäss der vorliegenden Beschreibung verwenden die optischen Systeme in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der Erfindung eine Modulation höherer Ordnung zur Übertragung mehrerer Bits pro Symbol. Solche Systeme können eine Differential-Verschlüsselung mit einer Datenstromkennung zur Wiederherstellung von Datenströmen an einem Empfänger verwendet werden. Wie unten genauer beschrieben wird, können entweder eine direkte Detektion mithilfe von Ausgleichsempfängern oder eine kohärente Detektion mithilfe eines optischen, lokalen Oszillators durch den Empfänger verwendet werden.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein optisches Sendersystem 100 in Übereinstimmung mit Aspekten der Erfindung darstellt. System 100 verwendet mehrere langsamere Client-Signale auf der Eingangsseite sowie einen schnelleres Signal auf einer DWDM-Wellenlänge auf der Ausgangsseite. Wie in dieser Ausführungsform gezeigt ist, wird eine Vielzahl von N-asynchronen Datenströmen in das System 100 eingegeben. Die N-Datenströme können alle eine leicht unterschiedliche Datenrate haben, beispielsweise mit einem Strom bei einer angegebenen Datenrate R Gigabit/Sek., typischerweise innerhalb +/–100 ppm Unterschied. Die N-Ströme passieren durch die Nutzlastebene der Unframing-Module 102 und werden im Synchronisationsblock 104 synchronisiert. Die Unframing-Module 102 entfernen das Infiniband-, Ethernet- oder SONET-Framing. Die Datenströme werden mit Synchronisation 104 ausgerichtet. Für Übertragungsszenarien mithilfe von Synchronisation ermöglicht der Synchronisationsblock 104, dass alle Ströme über den gleichen Referenztakt neu getaktet werden, sodass alle zur gleichen Zeit übertragen. Das Unframing und die Synchronisation können separat oder gleichzeitig mit der gleichen oder unterschiedlicher Ausrüstung durchgeführt werden. Vor dem Empfang durch die Unframing-Module 102 ₁ 102 _N können die Datenströme mit Wandlermodulen 105 ₁–105 _N von optischen zu elektrischen Signalen umgewandelt werden. Diese Wandlermodule können weggelassen werden, wenn die eingehenden Ströme als elektrische Signale und nicht als optische Signale empfangen werden.
Anschliessend erfolgt das Reframing der Ströme mit einem oder mehreren Framing-Modulen 106 und das Tagging im Block 108, um die Daten des Stroms wiederherzustellen. Die Framing-Module 106 ergänzen Informationen, wie Überschrift oder Markierung zum Strom und der Tagging-Block 108 verschlüsselt die Strominformationen. Das Unframing und Tagging kann separat oder gleichzeitig mit der gleichen oder unterschiedlicher Ausrüstung durchgeführt werden. Die Framing- und Tagging-Bereiche haben die Aufgabe zur Abbildung der eingehenden Client-Daten in einem strukturierten Übertragungsrahmen festgelegter Grösse und fügen Überschriftinformationen hinzu. Im Rahmen dieser Überschriftinformationen wird ein Tag hinzugefügt, um einen bestimmten Client-Strom zu identifizieren. Dieser Tag wird zur Wiederherstellung des Client-Stroms am Empfängerstandort verwendet.
Die Ströme werden dann planmässig an einen Differential-Encoder 110 bereitgestellt, der die Phase und/oder Amplitude der Signale verschlüsselt. Planmässig wird die Differentialverschlüsselung mithilfe einer Datenstromkennung durchgeführt, um die Wiederherstellung der Datenströme am Empfänger zu ermöglichen. Die Datenstromkennung könnte ein einfacher 3- oder 4-Bit Binärcode sein, z. B. 100 oder 1011. Die Differentialverschlüsselten Signale werden dann an den optischen Modulatorkomplex 112 geschickt. Hier werden die Daten der individuellen Ströme auf mehrere Konstellationspunkte abgebildet, zum Beispiel mithilfe von Graykodierung auf einem N-Level Modulationssignal. Jede dieser Konstellationen (die eine Kombination aus Amplituden- und Phasenmodulation darstellen) wird auf einer Trägerwelle moduliert, die durch einen Dauerstrichlaser (CW) 114 generiert wird, und mehrere Instanzen dieser modulierten optischen Signale werden zur Übertragung über eine DWDM-Wellenlänge über ein Glasfaserkabel zusammen gemultiplext.
In einem Beispiel verwendet die Modulation höherer Ordnung 16 QAM zur Übertragung von 4 Bits/Symbol. In diesem Beispiel könnte die Symbolrate (Baud) 10 Gb/s betragen mit einer Bitrate von 40 Gb/s. Das ermöglicht eine Übertagung von vier asynchronen 10 Gb/s Datenströmen mit einer einzelnen WDM-Wellenlänge mithilfe eines 50 GHz Wellenlängennetz. Somit kann das System eine geringe Baudrate erhalten und gleichzeitig eine hohe Bitrate für eine hohe spektrale Effizienz ermöglichen. In anderen unten erläuterten Beispielen kann die Modulation höherer Ordnung in Kombination mit einem oder mehreren zusätzlichen Modulationsschemen verwendet werden. Diese umfassen Polarisationsmultiplexing, Sub-Carrier-Multiplexing und intermediäres TDM-Multiplexing.
Auf der Empfängerseite, wie in 1 dargestellt, sind die DWDM-Signale Eingaben für ein optisches Empfängermodul 116, das als Demodulator und/oder Detektor agiert. Dieses wandelt die optischen Eingangssignale zu elektrischen Eingangssignalen um. In einem Beispiel könnte das Empfängermodul 116 eine direkte Detektion mit ausgeglichenen Phototedektoren durchführen, um Informationen über die differentielle Phase zu extrahieren. In einem anderen Beispiel könnte das Empfängermodul 116 einen lokalen Oszillator verwenden, basierend auf der kohärenten Detektion mit einem optischen Hybrid zum Extrahieren der Phasenstatus. Das Modul 116 könnte mit oder ohne einen digitalen Signalprozessor („DSP“) als Backend zur Signalbereinigung verwendet werden.
Ein Signalkonditionierer 118 könnte im Rahmen des Systems 100 umfasst sein. Wenn der Signalkonditionierer 118 umfasst ist, wird er zur Bereinigung von Übertragungsbeeinträchtigungen, wie Streuung, verwendet, um Beeinträchtigungen auszugleichen, nachdem das Signal die Länge der Faser durchquert hat. Der Signalkonditionierer 118 umfasst planmässig einen Ausgleich für die chromatische Dispersion, z. B. mithilfe von Finite Impulse Response („FIR“) Filtern oder Maximum-Likelihood-Sequenzschätzern (MLSE) und einer Phasen- und Polarisationswiederherstellung. Das wird unter Verwendung bekannter adaptiver Entzerrungsalgorithmen erzielt. Die resultierenden Ströme werden mit Decoder 120 entschlüsselt. Das Reframing erfolgt über individuelle Reframing-Module 122 ₁–122 _N. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Tag-Identifizierung und/oder Neuordnung in Block 124. Die Tag-Identifizierung und Neuordnung (sofern erforderlich) kann vor dem Ausführen des Reframing-Prozesses durchgeführt werden. Das Reframing, Tagging und Neuordnen könnte separat oder gleichzeitig mit der gleichen oder unterschiedlicher Ausrüstung durchgeführt werden. Dann können die elektrischen zu optischen Wandlermodule 126 ₁ 126 _N zur Umwandlung der Signale zurück zu N optischen Datenströmen verwendet werden, die an nachgeschaltete Ausrüstung weitergeleitet werden (nicht gezeigt). Alternativ können die optischen Wandlermodule 126 weggelassen werden, elektrische Signale an die nachgeschaltete Ausrüstung geschickt werden.
In Übereinstimmung mit der vorstehenden Diskussion, stellt 2 ein exemplarisches System 200 für den Transport mehrerer asynchroner Datenströme 202 ₁/202 _N als optisches Signal mit Modulation höherer Ordnung dar. Die Abbildung zeigt das Wellenlängenmultiplexing mehrerer modulierter Signale (N-Ströme) vor der Übertragung über eine Glasfaser. Die Separation zwischen asynchronen und synchronen Taktdomains wird über eine erneute Abbildung (z. B. Unframing gemäss Blöcken 204 ₁–204 _N) der asynchronen Datenströme in PHY- und/oder MAC Layer-Frames und anschliessend deren synchronem Reframing (z. B. Framing und Tagging gemäss der Blöcke 206 ₁–206 _N) unter Verwendung der gemeinsamen Referenztaktung 208 als synchrone Referenz erzielt.
Die synchronen Datenströme werden dann mit mehrschichtiger Modulation moduliert und in Block 210 gemultiplext, wie beispielsweise in Bezug auf den Modulatorkomplex 112 dargestellt ist in 1. Für N-synchrone Bitströme wird ein 2^N Symbolmodulationsschema verwendet, sodass alle synchronen Ströme als ein Bit in einem N-Bit-Symbol behandelt und dann als ein 2^N symbolmodulierter Strom abgebildet werden können. Jeder dieser modulierten Ströme kann auf einer zuvor angegebenen Carrier-Wellenlänge transportiert werden, für ein weiteres Multiplexing in der Wellenlängen-Domain. Zusätzliche gemultiplexte optische Signale können den WDM-gemultiplexten Signalen vor der Übertragung hinzugefügt werden, wie in Block 212 gezeigt ist. Der umgekehrte Prozess wird für empfangene Signale verwendet, um die asynchronen Datenströme 202 ₁–202 _N zu erhalten.
Wie oben erklärt ist, können zusätzliche Modulationsschemen zusammen mit Modulation höherer Ordnung verwendet werden. 3 zeigt eine exemplarische Architektur 300, die eine Modulation höherer Ordnung mit einem zweiten orthogonalen Multiplexingverfahren (z. B. Polarisations- oder Sub-Carrier-Multiplexing) kombiniert. In dieser Ausführungsform können die Taktdomains des Polarisations- oder Sub-Carrier-Multiplexings vollständig unabhängig sein. Wie gezeigt gibt es beispielsweise zwei Sätze an Strömen (1₁–1_N und 2₁ bis 2_N), die durch die entsprechenden Blöcke 302 ₁ und 302 ₂ verarbeitet werden. Mit Abschluss der Unframing-Verarbeitung, hat der obere Satz der Ströme (1₁–1_N) einen ersten gemeinsamen Takt 304 ₁ und der untere Satz an Strömen (2₁ bis 2_N) einen zweiten gemeinsamen Takt 304 ₂. Die ersten und zweiten gemeinsamen Takte sind planmässig unabhängig voneinander. Die Takte können beispielsweise auf einer Pro-Line-Karten-Basis ausgewählt werden. Jede Line-Karte stellt typsicherweise eine oder zwei Wellenlängen dar.
Die Übertragungs- und Empfangsverarbeitung der Stromsätze, dargestellt in 3, könnte weiter verlaufen wie in 1 und 2 besprochen wurde, in Abhängigkeit mit dem weiteren, unten besprochenen Multiplexing. Auf der Übertragungsseite, sobald die separaten Stromsätze (1₁–1_N und 2₁ bis 2_N) durch deren entsprechenden optischen Modulatorkomplexe 306 ₁ und 306 ₂ verarbeitet wurden, die als Block 210 in 2 und dem optischen Modulatorkomplex 112 in 1 funktionieren, werden sie gemeinsam in Block 308 gemultiplext, beispielsweise durch Polarisationsmultiplexing oder Sub-Carrier-Multiplexing. Polarisationsmultiplexing kann mithilfe eines Polarization Beam Combiner („PBC“) erfolgen. Sub-Carrier-Multiplexing kann mithilfe von einem FPGA oder ASIC oder einem anderen Mechanismus erfolgen, bei denen ein Kamm aus Sub-Carriern (typischerweise mit deutlich weniger Abstand als auf dem DWDM-Netz) mithilfe einer Reihe an Modulatoren und RF gemultiplext, kombiniert und mit einem RF-zu-optischen Upconverter verfolgt wird, um die Laserquelle zu modulieren. Die resultierende Ausgabe von Block 308 ist ein einfaches, gemultiplextes optisches Signal, das an einen WDM-Multiplexer 310 gesendet wird. Hier können wie auch beim WDM-Multiplexer 212 zusätzliche gemultiplexte optische Signale hinzugefügt werden und der resultierende optische Strom ist bereit zur Übertragung über ein optisches Kabel (nicht gezeigt). Auf der Empfangsseite erfolgt die umgekehrte Verarbeitung, wobei der Eingang vom optischen Kabel WDM gemultiplext ist und jegliche zusätzlichen gemultiplexten optischen Signale vor dem Polarisations- oder Sub-Carrier-Demultiplexing entfernt werden.
Sub-Carrier-Multiplexing in der vorliegenden Ausführungsform könnte Co-Carrier oder mehrere Carrier umfassen. Mit der Sub-Carrier-Modulation wird ein zusätzlicher Satz an Sendern und Empfängern verwendet, aber das zusammengesetzte optische Spektrum kann über ein einzelnes ITU-Grid-Fenster übertragen werden, wodurch eine höhere spektrale Effizienz erzielt wird. Die Gesamtanzahl an unterstützten Datenströmen erhöht sich um einen Faktor, der der Anzahl der Sub-Carrier entspricht (z. B. 2).
4 zeigt ein exemplarisches System 400, das eine Kombination aus Modulation höherer Ordnung mit einer intermediären TMD-Multiplexingstufe umfasst. In dieser Ausführungsform multiplext die TDM-Stufe synchron die beiden eingehenden Ströme mithilfe eines gemeinsamen Taktes. Wie dargestellt ist, ist das System 400 ähnlich wie System 200 angeordnet, wie gezeigt in 2. Hier werden verschiedene Sätze (z. B. Paare) an asynchronen Strömen 402 ₁, 402 ₂ , ... , 402 _N mit den Unframing-Modulen 404 und Framing-/Tagging-Modulen 406 verarbeitet, mithilfe eines gemeinsamen lokalen Taktes 408, um entsprechende synchrone Strompaare zu werden. Vor der Modulation mit mehrschichtiger Modulation an Block 410 unterliegt jedes synchrone Strompaar am entsprechenden Block 412 einem Zeitmultiplexing, um ein gemultiplextes Signal zu produzieren.
Die intermediäre TDM-Multiplexingstufe (Blöcke 412 ₁–412 _N) erhöht die Datenraten, um eine Unterstützung mehrerer eingehender Datenströme zu ermöglichen. Mit einer Modulation nur höherer Ordnung unterstützt eine Konstellationsgrösse von 2^N mit einer Symbolrate von R N-Ströme, die alle bei einer Datenrate von R arbeiten. Mit der Verwendung der intermediären TDM-Stufe in dieser Ausführungsform, wird die Symbolrate des Ausgangsignals auf R·T erhöht, wobei T die Anzahl an Datenströmen ist, die in der intermediären TDM-Stufe gemultiplext werden, und die Gesamtmenge an aktuell unterstützten Datenströmen beträgt N·T. Ebenso (oder Alternativ) reduziert die intermediäre Stufe die Konstellationsgrösse. Im vorliegenden Beispiel werden zwei Datenströme an jedem Block 412 zusammen per TDM gemultiplext; es können jedoch auch zusätzliche Ströme hinzugefügt werden. Beispielsweise können vier oder mehr Ströme zusammen gemultiplext werden. Wie oben in Bezug auf den WDM-Multiplexer 212 besprochen wurde, können zusätzliche gemultiplexte optische Signale dem WDM-Multiplexer 414 hinzugefügt werden bevor der resultierende optische Strom übertragen wird.
Während zahlreiche unterschiedliche Anordnungen diskutiert wurden, könnte eine Kombination aus Funktionen daraus mit einer Modulation höherer Ordnung verwendet werden. Somit könnte ein System in einem Beispiel eine oder alle Multiplexingverfahren (Polarisationsmultiplexing, Sub-Carrier-Multiplexing und TDM-Multiplexing) zusammen mit einer Modulation höherer Ordnung umfassen. Darüber hinaus können mehrere durch diese Verarbeitung geformten Ströme mithilfe des Wellenlängen-Multiplexing kombiniert werden.

Für die zahlreichen oben vorgestellten Kombinationen, erfordern einige Verfahren eine Synchronisation während andere keine Synchronisation erfordern. Die vorliegende Erfindung trifft auf eine Kombination aus Verfahren zu, die ein synchrones oder ein asynchrones Abbildungsverfahren umfassen. Tabelle 1 unten stellt verschiedene Multiplexingverfahren dar und identifiziert, ob individuelle Ströme synchronisiert werden müssen.

Multiplexingverfahren	Müssen individuelle Ströme synchronisiert werden?
Modulation höherer Ordnung	Ja
Polarisationsmultiplexing	Nein
Sub-Carrier-Multiplexing	Nein
Intermediäres TDM Multiplexing	Ja

Tabelle 1: Multiplexingverfahren und Synchronisation

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung, kann die Art der Konstellation, die für die Modulation höherer Ordnung verwendet wird, eine Kombination aus Phase und Amplitude sein und jegliche Form haben. Exemplarische Konstellationen umfassen QPSK oder 8-PSK für reine Phasenmodulation und 16-QAM für Phase und Amplitude. Beispiele von Konstellationsformvariationen sind Stern- oder Quadratkonstellationen. 5A–B stellt zwei Arten an 16-QAM Konstellationen dar, wobei 5A eine Sternkonfiguration und 5B eine Quadratkonstellation darstellt. Es wird darauf hingewiesen, dass die X- und Y-Achsen aufgrund der Phasendrehung während der Übertragung rotieren könnten. Mit Tagging wird dieses Problem angegangen, wobei der Empfänger die Tag-Information zur Bestimmung nutzt, welche Ströme verschlüsselt wurden. Tagging wird unten näher behandelt.
Die Grösse der Konstellation könnte beliebig sein und von der Grösse der Link-Aggregations-Gruppe („LAG“) der eingehenden Datenströme abhängen. Beispielsweise kann 16-QAM (mit 4 Bit/Symbol) zum Transport von 4 Datenströmen verwendet werden, jeweils mit 10 Gb/s, über ein moduliertes Signal, das bei 40 Gb/s betrieben wird. Ähnlich kann 256-QAM (mit 8 Bit/Symbol) zum Transport von 8 Datenströmen verwendet werden, jeweils mit 10 Gb/s, über ein moduliertes Signal, das bei 80 Gb/s betrieben wird.
Die oben beschriebenen Modulationsschemen auf der Übertragungsseite werden mit den entsprechenden Verfahren der Demodulation/Demultiplexing auf der Empfängerseite kombiniert, um den Übertragungsweg zu vervollständigen. Für das oben beschriebene primäre Verfahren unter Verwendung einer Modulation höherer Ordnung, kann die Empfängerschaltung entweder eine direkte Detektion ohne Oszillator oder eine kohärente Detektion mit lokalem Oszillator verwenden. Die verschiedenen Möglichkeiten werden unten diskutiert.
Eine Option ist die Durchführung einer direkten Detektion ohne einen Signalverarbeitungsblock. In einer Ausführungsform ist dies eine bevorzugte Implementierung aufgrund von Kosten und Energieeffizienz, für Verbindungen in denen eine angemessene optische Leistung ohne zusätzliche Signalverarbeitungsblöcke möglich ist. In diesem Ansatz wird kein lokaler Oszillator verwendet. Anstelle davon wird die direkte Detektion zur Wiederherstellung der relativen Phasenstatus verwendet und somit zur Extraktion der differentiell verschlüsselten Signale auf dem Phasenstatus. Ausgeglichene Fotodetektoren können beispielsweise zum Extrahieren der Differentialphaseninformationen verwendet werden.
Eine andere Option ist die Durchführung einer direkten Detektion mithilfe eines Signalverarbeitungsblocks. Hier wird ein Backend-Signalverarbeitungsblock zur Phasenwiederherstellung, zum Ausgleich der chromatischen und Polarisationsdispersion und zur teilweisen Bereinigung von nicht linearen Effekten und Polarisationsrauschen verwendet. Der Signalverarbeitungsblock kann entweder als analoger oder als digitaler Block implementiert werden. Ein digitaler Signalverarbeitungsblock wird von einem Analog-zu-Digital-Wandler (A/D) begleitet.
Eine dritte Option ist die Verwendung eines lokalen Oszillators mit einem Signalverarbeitungsblock. In diesem Fall ermöglicht der lokale Oszillator eine kohärente Detektion des eingehenden Signals durch die Kombination des lokalen Oszillators mit dem eingehenden Signal über einen 90 Grad Hybridkomplex mithilfe von Homodyn- und Heterodyn-Techniken. Diese extrahierten Status können mithilfe eines Signalverarbeitungsblocks weiter verarbeitet werden, wie beispielsweise als DSP-Backend für die Signalbereinigung.
Wie oben diskutiert, wird das Tagging nach dem Unframing durchgeführt, wie dargestellt in 1. Laut einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Tagging von einem oder allen Datenströmen mit einer einmaligen Bitfolge verwendet, um den Datenstrom zu identifizieren und am Empfänger wiederherstellen zu können. In einem bevorzugten Beispiel, wobei das System eine relative Phasenwiederherstellung und keine absolute Phasenwiederherstellung durchführt, wird dieses Tagging-Verfahren zur Identifizierung des wiederhergestellten Datenstroms verwendet. In Abhängigkeit mit dem Modulationsschema werden einer oder mehrere Datenströme (bis zur maximalen Anzahl an Datenströmen) gekennzeichnet, um die Wiederherstellung und Identifizierung der Datenströme zu ermöglichen.
6 stellt ein Verfahren der Frame-Identifizierung mithilfe eines eingebetteten Tags für einen Kanal dar, wenn die relative Phase der Datenströme während der Übertragung erhalten werden kann. In diesem Szenario ist die Identifikation von einem Datenstrom ausreichend zur Identifizierung und Extraktion der verbleibenden Datenströme, da sie eine feste und bekannte Phasenbeziehung zueinander haben. Eine Möglichkeit zur Integration des Identifizierungs-Tags ist die Verwendung der einmaligen Bitfolge in der Frame-Präambel. Da alle Datenströme, die die Modulation höherer Ordnung verwenden, synchron geframt werden, können alle Datenströme mithilfe dieses Verfahrens identifiziert werden.
Für die anderen Beispiele, die mit dem Ansatz der Modulation höherer Ordnung kombiniert sind (z. B. Polarisationsmultiplexing, Sub-Carrier-Multiplexing und intermediärem TDM-Multiplexing), ist die Beziehung zwischen den individuellen Datenströmen bekannt und somit können die Datenströme wiederhergestellt und angemessen identifiziert werden, mithilfe des gleichen Tagging-Verfahrens, das oben beschrieben ist, wenn die Beziehung zwischen den individuellen Datenströmen erhalten werden kann. Es sind keine zusätzlichen Tags pro Multiplexingschema erforderlich.
7 stellt ein alternatives Verfahren der Frame-Identifizierung mithilfe des eingebetteten Tags für einen Kanal dar. Hier wird die relative Phase der Datenströme nicht während der Übertragung erhalten. In diesem Szenario ist die Identifizierung von einem oder mehr als einem Datenstrom (zwischen 1 und N in Abhängigkeit mit dem Modulationsschema) erforderlich, um die verbleibenden Datenströme identifizieren und extrahieren zu können, da diese keine feste und bekannte Phasenbeziehung zueinander haben.
Wie oben diskutiert können verschiedene Techniken der Modulation höherer Ordnung mit den verschiedenen hier vorgestellten Architekturen verwendet werden. 8, mit der allgemeinen Architektur, die dargestellt ist in 2, zeigt ein spezielles Beispiel, das vier asynchrone Datenströme mithilfe von 16-QAM-Modulation gemultiplext. Und 9 stellt ein Beispiel einer Senderimplementierung 900 für die 16-QAM-Quadratkonstellation dar. Hier sind die vier verschlüsselten Datenströme 902 ₁–902 ₄ entsprechend dargestellt als A, B, C und D. Ein Strahl von Laser 904 wird aufgeteilt und an vier Modulatoren („M“) bereitgestellt 906 ₁–906 ₄. In einem Beispiel sind die Modulatoren 906 Mach-Zehnder-Modulatoren (MZM). Wie gezeigt wird der untere Zweig des Lasersignals durch den Dämpfer 908 oder Splitter mit geringerem Teilverhältnis abgeschwächt. Der untere Zweig wird in diesem Fall abgeschwächt, da es eine Kombination aus Phasen- und Amplitudenmodulation ist. Mach-Zehnder-Modulatoren bieten eine Phasenmodulation und der Dämpfer sorgt für die erforderliche Amplitudendämpfung. Das ist im unteren „Kreuzdiagramm“ gezeigt, wobei die vier Punkte mit einer kleineren Amplitude gezeigt werden als die vier Punkte im oberen „Kreuzdiagramm“.
In Phase und 906 ₄ Die Signale, die von den Modulatoren 906 ₁ und 906 ₁ ausgegeben werden, sind („I“), während die Signale, die von den Modulatoren 906 ₂ ausgegeben werden (Quadratur ), um 90 Grad gewandelt („Q“) ausgegeben werden. Wie gezeigt, haben die I- und Q-Komponenten der oberen Zweige eine erste Konstellation und die I- und Q-Komponenten der unteren Zweige eine zweite Konstellation, wobei die verbleibende Konstellation die quadratische 16-QAM ist.
10 stellt ein Beispiel einer Implementierung einer Senderimplementierung 1000 dar für eine 16-QAM-Sternkonstellation. Hier sind die vier verschlüsselten Datenströme 1002 ₁–1002 ₄ entsprechend dargestellt als A, B, C und D. Ein Strahl von Laser 1004 wird aufgeteilt und den vier Modulatoren („M“) 10061–1006 ₄ bereitgestellt. In einem Beispiel sind die Modulatoren 1006 Mach Zehnder-Modulatoren. Die resultierende Konstellation ist ein 16-QAM-Stern, wie gezeigt.
11 zeigt eine exemplarische Systemebenenanwendung 1100. Auf der Senderseite 1102 wird eine Gruppe an langsameren Datenströmen auf einer einzelnen DWDM-Wellenlänge mithilfe einer Modulation höherer Ordnung abgebildet. Auf der Empfängerseite 1104 wird das eingehende Signal der Modulation höherer Ordnung per De-Framing in eine Gruppe langsamerer Datenströme unterteilt.
Obwohl die Erfindung hierin mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich, dass diese Ausführungsformen lediglich die Grundsätze und Anwendungen der vorliegenden Erfindung darstellen. Es versteht sich daher, dass zahlreiche Modifizierungen an den darstellenden Ausführungsformen vorgenommen werden können, und dass andere Anordnungen konzipiert werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung, wie durch die hinzugefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung lässt sich weitgehend industriell anwenden, einschliesslich, aber nicht beschränkt auf optische Kommunikationssysteme, die Techniken mit Modulation höherer Ordnung verwenden.

Claims

Optisches Sendersystem, umfassend: mindestens ein Modul zum Durchführen des Unframings durch das Entfernen der Framing-Informationen von einer Vielzahl von N-asynchronen Datenströmen sowie für die Synchronisierung der asynchronen Datenströme; mindestens ein Modul zum Re-Framing der synchronisierten Datenströme sowie zum Tagging der synchronisierten Datenströme mit verschlüsselten Strominformationen. eine Modulation höherer Ordnung zur Durchführung einer der 2^N-Level optischen Modulation der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme vor der Übertragung der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme an einen optischen Empfänger.
Optisches Sendersystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Differential-Encoder zum Empfangen der synchronisierten Datenströme von mindestens einem Re-Framing und Tagging-Modul, dabei kann der Differential-Encoder zur Verschlüsselung von mindestens einer Phase oder Amplitude von Signalen verwendet werden, die mit den synchronisierten Datenströmen in Beziehung stehen, bevor die Modulation höherer Ordnung die 2^N-Level optische Modulation durchführt.
Optisches Sendersystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Multiplexer zum Durchführen von mindestens einem Polarisationsmultiplexing, Sub-Carrier-Multiplexing und einem Zeitmultiplexing für die gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme.
Optisches Sendersystem nach Anspruch 3, worin: das mindestens eine Modul zum Unframing und Synchronisieren einen ersten Satz an Unframing- und Synchronisationsmodulen zum Betrieb eines ersten Satzes der asynchronen Datenströme umfasst, um einen ersten Satz an synchronen Datenströmen zu produzieren sowie einen zweiten Satz an Unframing- und Synchronisationsmodulen zum Betrieb eines zweiten Satzes an asynchronen Datenströmen zur Produktion eines zweiten Satzes an synchronen Datenströmen; das mindestens eine Modul zum Re-Framing und Tagging einen ersten Satz an Re-Framing- und Tagging-Modulen zum Betrieb auf dem entsprechenden Modul auf dem ersten Satz der synchronen Datenströme umfasst, um einen ersten Satz an gekennzeichneten, synchronen Datenströmen zu produzieren sowie einen zweiten Satz an Re-Framing-und Tagging-Modulen zum Betrieb auf den entsprechenden Modulen auf dem zweiten Satz an synchronisierten Datenströmen zur Produktion eines zweiten Satzes an gekennzeichneten, synchronisierten Datenströmen; der Modulator mit höherer Ordnung umfasst einen ersten Modulator mit höherer Ordnung zur Durchführung einer 2^N-Level optischen Modulation auf dem ersten Satz der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme zur Produktion eines ersten optisch modulierten Signals und einen zweiten Modulator mit höherer Ordnung zur Durchführung einer 2^N-Level optischen Modulation auf dem zweiten Satz der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme, um ein zweites optisch moduliertes Signal zu produzieren; und der Multiplexer kann zum Empfang der ersten und zweiten optisch modulierten Signale verwendet werden und ein Polarisationsmultiplexing darauf durchzuführen, um ein einziges, gemultiplextes optisches Signal vor der Übertragung an den optischen Empfänger zu erhalten.
Optisches Sendersystem nach Anspruch 3, worin: das mindestens eine Modul zum Unframing und Synchronisieren einen ersten Satz an Unframing- und Synchronisationsmodulen zum Betrieb eines ersten Satzes der asynchronen Datenströme umfasst, um einen ersten Satz an synchronen Datenströmen zu produzieren sowie einen zweiten Satz an Unframing-und Synchronisationsmodulen zum Betrieb eines zweiten Satzes an asynchronen Datenströmen zur Produktion eines zweiten Satzes an synchronen Datenströmen; das mindestens eine Modul zum Re-Framing und Tagging umfasst den Betrieb eines ersten Satzes an Re-Framing- und Tagging-Modulen auf den entsprechenden Modulen des ersten Satzes für synchrone Datenströme, zur Produktion eines ersten Satzes an gekennzeichneten Modulen für den Betrieb auf den entsprechenden Modulen des zweiten Satzes an synchronisierten Datenströmen zur Produktion eines zweiten Satzes der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme; der Modulator mit höherer Ordnung umfasst einen ersten Modulator mit höherer Ordnung zur Durchführung einer 2^N-Level optischen Modulation auf dem ersten Satz der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme zur Produktion eines ersten optisch modulierten Signals und einen zweiten Modulator mit höherer Ordnung zur Durchführung einer 2^N-Level optischen Modulation auf dem zweiten Satz der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme, um ein zweites optisch moduliertes Signal zu produzieren; und der Multiplexer wird verwendet, um die ersten und zweiten optisch modulierten Signale zu empfangen und ein Sub-Carrier-Multiplexing darauf durchzuführen, um ein einziges, gemultiplextes optisches Signal vor der Übertragung an den optischen Empfänger zu erhalten.
Optisches Sendersystem nach Anspruch 3, worin: das mindestens eine Unframing- und Synchronisationsmodul umfasst eine Vielzahl von Unframing- und Synchronisationsmodulen, wobei jede dieser Vielzahl von Unframing- und Synchronisationsmodulen zum Betrieb auf einem entsprechenden Satz an asynchronen Datenströmen konfiguriert ist, um einen entsprechenden Satz an synchronen Datenströmen zu produzieren; das mindestens eine Modul zum Re-Framing und Tagging umfasst eine Vielzahl von Re-Framing- und Tagging-Modulen, wobei jede Vielzahl der Re-Framing- und Tagging-Module zum Betrieb auf einem entsprechend Modul auf einem der synchronen Datenströme konfiguriert ist, um einen entsprechenden gekennzeichneten, synchronen Datenstrom zu produzieren; der Multiplexer umfasst eine Vielzahl von Zeitmultiplexern, wobei jeder Zeitmultiplexer zum Multiplexen eines Satzes an gekennzeichneten, synchronen Datenströmen verwendet werden kann und ein Zeitmultiplexsignal generiert; und die Modulation höherer Ordnung kann zum Empfang der Zeitmultiplexsignale von der Vielzahl von Zeitmultiplexern sowie zur Durchführung der 2^N-Level optischen Modulation darauf verwendet werden.
Optisches Sendersystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Vielzahl von optischen zu elektrischen Wandlern für die Umwandlung der N-asynchronen Datenströme von optischen zu elektrischen Signalen, bevor mindestens ein Modul das Unframing und die Synchronisation der asynchronen Datenströme durchführt.
Optisches Sendersystem nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Wellenlängen-Multiplexer zum Multiplexing eines Signals vom Modulator mit höherer Ordnung mit einem oder mehreren anderen optischen Signalen vor der Übertragung an den optischen Empfänger.
Optisches Sendersystem nach Anspruch 1, worin die Modulation höherer Ordnung zur Durchführung der 2^N-Level optischen Modulation mithilfe der Phasenumtastung oder Quadratur-Amplitudenmodulation verwendet wird.
Optischer Transceiver, umfassend: mindestens ein Modul zur Durchführung des Unframings durch das Entfernen der Framing-Informationen von einer Vielzahl von N-asynchronen Datenströmen sowie für die Synchronisierung der asynchronen Datenströme; mindestens ein Modul zum Re-Framing der synchronisierten Datenströme sowie zum Tagging der synchronisierten Datenströme mit verschlüsselten Strominformationen; eine Modulation höherer Ordnung zum Durchführen einer 2^N-Level optischen Modulation der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme vor dem Übertragen der gekennzeichneten, synchronisierten Datenströme an einen optischen Empfänger; ein optisches Empfangsmodul zum Empfangen gekennzeichneter, synchronisierter Datenströme von einer remoten Modulation höherer Ordnung und das Durchführen mindestens einer Demodulation und Detektion an den empfangenen, gekennzeichneten, synchronisierten Datenströmen zur Ausgabe eines empfangenen Satzes an Strömen; ein Decoder zum Entschlüsseln der empfangenen Sätze an Strömen zum Generieren entschlüsselter Ströme; und mindestens ein Modul zum Re-Framing der entschlüsselten Ströme.
Optischer Transceiver nach Anspruch 10, weiterhin umfassend Mittel zum Durchführen einer Tag-Identifizierung und der Neuordnung der entschlüsselten Ströme vor dem Reframing dieser Ströme.
Optischer Transceiver nach Anspruch 10, weiterhin umfassend Mittel zum Durchführen der Signalkonditionierung auf dem empfangenen Satz der Ströme zur Bereinigung von Übertragungsbeeinträchtigungen in dem empfangenen Satz an Strömen.
Optischer Transceiver nach Anspruch 10, worin das optische Empfängermodul zur Durchführung der direkten Detektion mit ausgeglichenen Fotodetektoren betrieben wird, um Informationen aus den erhaltenen, gekennzeichneten synchronisierten Datenströmen zu extrahieren.
Optischer Transceiver nach Anspruch 10, worin das optische Empfängermodul einen oder mehrere Oszillatoren umfasst, die der Durchführung einer kohärenten Erkennung dienen, um die Phasenstatus von den empfangenen, gekennzeichneten synchronisierten Datenströmen zu erkennen.