專利名稱：全光ofdm信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)光層網(wǎng)絡(luò)編碼的方法和裝置，尤其涉及一種全光OFDM信號實(shí)現(xiàn)光層網(wǎng)絡(luò)編碼的方法和裝置，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的組播通信網(wǎng)絡(luò)中，傳輸?shù)男畔⒔?jīng)由網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)僅以存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)的方式傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，一般不做任何數(shù)據(jù)處理。而網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的提出，改變了傳統(tǒng)組播的路由機(jī)制。該技術(shù)允許網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對傳輸?shù)男畔凑者m當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行編碼處理，從而達(dá)到組播網(wǎng)絡(luò)理論上的最大傳輸容量，同時(shí)能夠有效地提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，提高帶寬利用率，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性和魯棒性。光網(wǎng)絡(luò)因其具有高速的傳輸速率與大容量的數(shù)據(jù)傳輸能力，成為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的 必然趨勢。將網(wǎng)絡(luò)編碼引入到光組播網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，能夠進(jìn)一步提高全光組播網(wǎng)絡(luò)的性能，提高組播網(wǎng)絡(luò)的QoS，應(yīng)對鏈路失效給全光組播網(wǎng)絡(luò)帶來的影響。但光網(wǎng)絡(luò)的一些特性對網(wǎng)絡(luò)編碼在光組播網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用構(gòu)成了一定的限制。電域的計(jì)算能力強(qiáng)，在編碼節(jié)點(diǎn)處的線性運(yùn)算可以容易的實(shí)現(xiàn)，而在光域中缺少光隨機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備，邏輯簡單，計(jì)算能力弱，難以完成復(fù)雜的線性編解碼運(yùn)算。因此，目前存在的光層網(wǎng)絡(luò)編碼算法，一方面是主要利用光電光轉(zhuǎn)換在光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼，但是光電光轉(zhuǎn)換方法容易增加系統(tǒng)開銷，降低系統(tǒng)性能，并且會(huì)成為信息高速傳輸?shù)钠款i，體現(xiàn)不出網(wǎng)絡(luò)編碼和全光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢。另一方面，在已有的利用網(wǎng)絡(luò)編碼實(shí)現(xiàn)全光組播的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)編碼存在編碼方式和編碼結(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)過于復(fù)雜，在當(dāng)前光器件條件下難于實(shí)現(xiàn)，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求苛刻等問題。針對存在的這些問題，要求光層網(wǎng)絡(luò)編碼能夠在當(dāng)前全光器件限制下具有實(shí)現(xiàn)方法簡單快捷、通用性強(qiáng)、能夠在光域中獨(dú)立于光電光轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢。因此，如何在全光下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼是一個(gè)值得深入研究的問題。與此同時(shí)，為了在有限帶寬條件下實(shí)現(xiàn)信息大容量高速率傳輸，光正交頻分技術(shù)作為一種能實(shí)現(xiàn)高頻譜效率的調(diào)制技術(shù)，同時(shí)能有效補(bǔ)償光纖傳輸中的損傷，日益成為研究熱點(diǎn)。光OFDM系統(tǒng)融合了無線OFDM技術(shù)和光通信的優(yōu)點(diǎn)，具有高傳輸速率、高抗色散能力、高頻譜效率等優(yōu)勢。研究表明，光OFDM系統(tǒng)可以在現(xiàn)有光傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建出高速率、低成本、長距離的光傳輸網(wǎng)絡(luò)，是實(shí)現(xiàn)下一代超高速長距離光傳輸?shù)臐撛诩夹g(shù)之一。結(jié)合上述兩種實(shí)際情況，為了有效實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)組播業(yè)務(wù)的高速傳輸，本發(fā)明提出一種全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法和裝置，可同時(shí)兼容單波長信號傳輸和可變速率光OFDM信號傳輸，在網(wǎng)絡(luò)編碼節(jié)點(diǎn)和解碼節(jié)點(diǎn)處利用全光器件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的光信號編解碼處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法和裝置，將全光OFDM信號分解為正交子載波，通過全光異或門實(shí)現(xiàn)OFDM各正交子載波信號的編碼和解碼運(yùn)算，再將正交子載波信號合并為全光OFDM信號。結(jié)合OFDM信號特點(diǎn)，在編碼和解碼運(yùn)算之前，實(shí)現(xiàn)信號脈沖展寬，提高全光異或和解異或運(yùn)算對脈沖按位對齊的容忍度。為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟步驟I :獲取兩路全光OFDM信號，作為網(wǎng)絡(luò)編碼節(jié)點(diǎn)的輸入信號；步驟2 :在編碼節(jié)點(diǎn)處利用解 復(fù)用模塊將兩路全光OFDM信號分別分解出各正交子載波信號；步驟3 :根據(jù)全光OFDM信號特性，在保證不產(chǎn)生任何信號串?dāng)_的情況下，利用各路正交子載波信號脈沖之間存在的時(shí)間空隙，展寬信號脈沖的寬度；步驟4:利用全光邏輯異或模塊實(shí)現(xiàn)兩路輸入OFDM信號同頻的子載波信號的全光邏輯異或運(yùn)算，完成網(wǎng)絡(luò)編碼功能；步驟5 :利用復(fù)用模塊將全光異或運(yùn)算所得各路正交子載波信號合并為新的全光OFDM信號；步驟6 :經(jīng)過光纖傳輸，在解碼節(jié)點(diǎn)處獲取新的全光OFDM信號與其中一路輸入的全光OFDM信號，用以實(shí)現(xiàn)解碼運(yùn)算；步驟7 :利用解復(fù)用模塊將新的全光OFDM信號與其中一路輸入的全光OFDM信號分別分解出各正交子載波信號；步驟8 :根據(jù)全光OFDM信號特性，在保證不產(chǎn)生任何信號串?dāng)_的情況下，利用各路正交子載波信號脈沖之間存在的時(shí)間空隙，再次展寬信號的脈沖寬度；步驟9 :利用全光邏輯異或模塊實(shí)現(xiàn)新的全光OFDM子載波信號與其中一路輸入的全光OFDM子載波信號的全光邏輯解異或運(yùn)算，完成網(wǎng)絡(luò)解碼功能；步驟10 :利用復(fù)用模塊將全光解異或運(yùn)算所得各路正交子載波信號合并為全光OFDM信號，恢復(fù)出另一路全光OFDM輸入信號，解碼節(jié)點(diǎn)同時(shí)獲得兩路輸入的全光OFDM信號，利用網(wǎng)絡(luò)編碼思想實(shí)現(xiàn)了全光網(wǎng)絡(luò)組播的目的。所述步驟I中，當(dāng)兩路輸入信號不全為全光OFDM信號時(shí)，可對信號進(jìn)行全光OFDM變換，實(shí)現(xiàn)對單波長信號的兼容，并且兩路全光OFDM信號的子載波的數(shù)目、子載波的一組正交頻率選取保證是一致的。所述步驟2和7中，解復(fù)用模塊的輸出端口數(shù)目與子載波數(shù)目一致，模塊中實(shí)現(xiàn)解復(fù)用功能光器件的頻率間隔、帶寬和中心頻率參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)全光OFDM信號正交頻率的選取確定。所述步驟3和8中，在保證不產(chǎn)生任何信號串?dāng)_的情況下，脈沖可被展寬的寬度范圍由全光OFDM信號脈沖寬度與子載波信號脈沖間隔確定，脈沖展寬的目的是為了保證之后的全光邏輯異或運(yùn)算和解異或運(yùn)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，由于兩路信號的傳輸可能存在延遲，利用全光邏輯異或模塊實(shí)現(xiàn)編碼和解碼運(yùn)算時(shí)，子載波信號脈沖之間存在的延遲差將會(huì)對異或運(yùn)算和解異或運(yùn)算正確結(jié)果的獲得造成影響，通過脈沖寬度展寬，降低了脈沖按位對齊的難度，一定程度上提高了對信號脈沖延遲差的容忍度。所述步驟4中，全光邏輯異或模塊的輸入信號為兩路同頻的子載波信號，根據(jù)子載波數(shù)目確定全光邏輯異或模塊的數(shù)目N，同時(shí)選取N個(gè)正交頻率作為全光邏輯異或模塊的輸入探測光信號頻率，用于攜帶兩路同頻子載波信號異或運(yùn)算的編碼結(jié)果，并且保證各路異或運(yùn)算所得信號之間是正交的。
所述步驟5和10中，復(fù)用模塊的輸入端口數(shù)目與子載波數(shù)目一致，模塊中實(shí)現(xiàn)復(fù)用功能光器件的頻率間隔、帶寬和中心頻率參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)全光OFDM信號正交頻率的選取確定。所述步驟6中，光纖傳輸中產(chǎn)生的衰減與色散影響分別由光放大模塊與色散補(bǔ)償模塊用以抵消。所述步驟9中，對步驟8獲取的新的全光OFDM子載波信號或一路輸入的全光OFDM子載波信號進(jìn)行頻率調(diào)制，保證全光邏輯異或模塊的輸入信號為兩路同頻的子載波信號，與所述步驟4相同，根據(jù)子載波數(shù)目確定全光邏輯異或模塊的數(shù)目N，同時(shí)選取N個(gè)正交頻率作為全光邏輯異或模塊的輸入探測光信號頻率，用于攜帶兩路同頻子載波信號異或運(yùn)算的編碼結(jié)果，并且保證各路異或運(yùn)算所得信號之間是正交的。一種全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的裝置，用于實(shí)現(xiàn)上述的全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的方法，在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)均包括解復(fù)用模塊、脈沖展寬模塊、全光邏輯異或門模塊和復(fù)用模塊，光纖傳輸過程中包括光放大模塊和色散補(bǔ)償模塊，其特征在于
解復(fù)用模塊在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)，用于將全光OFDM信號分解出各正交子載波信號;脈沖展寬模塊在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)，根據(jù)全光OFDM信號特性，在保證不產(chǎn)生任何信號串?dāng)_的情況下，用于展寬信號脈沖的寬度，通過脈沖寬度展寬，降低全光邏輯異或和解異或運(yùn)算對脈沖按位對齊要求的難度，一定程度上將提高對信號脈沖之間存在的延遲差的容忍度；全光邏輯異或門模塊在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)兩路輸入OFDM信號同頻的子載波信號的全光邏輯異或和解異或運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼和解碼功能；復(fù)用模塊在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)，用于將全光異或運(yùn)算所得各路正交子載波信號合并為新的全光OFDM信號；光放大模塊用于補(bǔ)償光纖傳輸對信號脈沖產(chǎn)生的功率衰減影響；色散補(bǔ)償模塊用于補(bǔ)償光纖傳輸對信號脈沖產(chǎn)生的色散影響。因此，本發(fā)明提供的一種全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法和裝置，能夠同時(shí)兼容單波長信號與全光OFDM信號實(shí)現(xiàn)光層網(wǎng)絡(luò)編碼，并且在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)具有相似的結(jié)構(gòu)，便于建立通用型結(jié)構(gòu)。


為了更清楚地說明本發(fā)明，下面將對本發(fā)明實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯然地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得的更多的附圖。圖I是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的全光OFDM信號實(shí)現(xiàn)光層網(wǎng)絡(luò)編碼方法的流程圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的全光OFDM信號實(shí)現(xiàn)光層網(wǎng)絡(luò)編碼方法的結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的由單波長信號生成全光OFDM信號產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的全光邏輯異或模塊的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案和裝置進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖I是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的全光OFDM信號實(shí)現(xiàn)光層網(wǎng)絡(luò)編碼方法的流程圖，如圖I所示，該方法包括SlOl :在編碼節(jié)點(diǎn)處，獲取A、B兩路全光OFDM信號；
本發(fā)明實(shí)施例中針對全光OFDM信號實(shí)現(xiàn)光層網(wǎng)絡(luò)編碼，假設(shè)在編碼節(jié)點(diǎn)處，可獲得兩路全光OFDM信號A與B。若當(dāng)輸入信號A或B不為全光OFDM信號，而為單波長信號時(shí)，可對信號進(jìn)行全光OFDM調(diào)制。在提升單波長信號傳輸性能的同時(shí)，保證本發(fā)明同時(shí)兼容單波長信號與全光OFDM信號。同時(shí),對于兩路全光OFDM信號而言,要求具有相同的傳輸速率Rbit/s和子載波的數(shù)目N，存在R = NXr, r為子載波信號傳輸速率。兩組子載波需調(diào)制到相同的一組正交頻率f\，f2，…，fN上。這一要求符合實(shí)際光網(wǎng)絡(luò)傳輸特性。S102 :將A、B兩路輸入全光OFDM信號分別分解為正交子載波信號；本發(fā)明實(shí)施例中可利用解復(fù)用模塊將A、B兩路全光OFDM信號分解為N路正交子載波信號。其中，解復(fù)用模塊可選用多層介質(zhì)膜型波分解復(fù)用器、波導(dǎo)光柵型波分解復(fù)用器等光器件實(shí)現(xiàn)解復(fù)用功能，解復(fù)用模塊的輸出端口數(shù)目要求與子載波數(shù)目一致，解復(fù)用器件其它參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)全光OFDM信號的特征確定。S103 :展寬子載波信號的脈沖寬度；由于全光OFDM信號是經(jīng)由單波長信號串并變換獲得的，因此一路串行信號變換為N路并行子載波信號時(shí)，將在信號脈沖之間形成空隙?？障堕g隔的大小τ = (N-l)T，其中T為信號脈沖寬度。對于之后將要實(shí)現(xiàn)的全光邏輯異或運(yùn)算來說，要求保證輸入信號脈沖按位對齊，而在實(shí)際傳輸過程中，兩路輸入信號不可避免的將會(huì)存在一定程度的延遲，對應(yīng)脈沖之間存在移位，將會(huì)影響全光異或運(yùn)算正確結(jié)果的獲得。因此，對于存在的一定范圍內(nèi)的脈沖延遲差，通過展寬脈沖寬度，可保證在原有的脈沖抽樣時(shí)刻仍舊能夠得到正確的全光邏輯異或結(jié)果。該方法降低了脈沖按位對齊的要求，提高了對脈沖延遲差的容忍度。S104 :利用全光邏輯異或模塊對A、B兩路輸入OFDM信號的同頻子載波信號實(shí)現(xiàn)全光異或編碼運(yùn)算；本發(fā)明實(shí)施例中全光邏輯異或模塊的輸入信號分別為A、B兩路OFDM信號的同頻子載波信號，根據(jù)子載波數(shù)目確定全光邏輯異或模塊的數(shù)目為N，同時(shí)選取N個(gè)正交頻率fcl, fc2,…，fcN分別用于攜帶兩路同頻子載波信號異或運(yùn)算的編碼結(jié)果。S105 :將子載波信號合并為新的全光OFDM信號C ；利用復(fù)用模塊將S104全光異或運(yùn)算所得各路正交子載波信號合并為新的全光OFDM信號，選取S102中同類型的復(fù)用器件實(shí)現(xiàn)復(fù)用功能。其中，復(fù)用模塊的輸入端口數(shù)目要求與子載波數(shù)目一致，復(fù)用器件其它參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)全光OFDM信號的特征確定。S106 :在解碼節(jié)點(diǎn)處獲取B、C兩路全光OFDM信號；
S105輸出編碼后新的全光OFDM信號C與SlOl輸入全光OFDM信號B經(jīng)由光纖傳輸至解碼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的解碼處理。S107 :將B、C兩路全光OFDM信號分別分解為正交子載波信號；與S102具有相同的處理方法，實(shí)現(xiàn)相同的功能，利用解復(fù)用模塊將B、C兩路全光OFDM信號分解為N路正交子載波信號，其中，解復(fù)用器件其它參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)所獲取的全光OFDM信號的特征確定。為了保證B、C兩路全光OFDM信號的N路正交子載波信號頻率是對應(yīng)相同的，將B路全光OFDM信號的N路正交子載波信號頻率由f1;f2，…，fN調(diào)制為fcl, fc2,…，f；N，為之后保證同頻率子載波信號的全光邏輯解異或運(yùn)算做準(zhǔn)備。S108 :展寬子載波信號的脈沖寬度；與S103具有相同的處理方法，實(shí)現(xiàn)相同的功能。S109 :利用全光邏輯異或模塊對B、C兩路全光OFDM信號的同頻子載波實(shí)現(xiàn)全光解異或解碼運(yùn)算；與S104具有相同的處理方法，實(shí)現(xiàn)相同的功能，根據(jù)子載波數(shù)目確定全光邏輯異或模塊的數(shù)目為N，同時(shí)選取N個(gè)正交頻率f1; f2，…，&分別用于攜帶兩路同頻子載波信號異或運(yùn)算的編碼結(jié)果。利用全光邏輯異或模塊實(shí)現(xiàn)解碼運(yùn)算，根據(jù)A B=C,可以得到B C=B e (AeB)=A,從而實(shí)現(xiàn)各正交子載波信號的解碼運(yùn)算。SllO :將解碼運(yùn)算后的子載波信號合并恢復(fù)全光OFDM信號A ；與S105具有相同的處理方法,實(shí)現(xiàn)相同的功能，利用復(fù)用模塊將S109全光解異或運(yùn)算所得各路正交子載波信號合并為全光OFDM信號，即為恢復(fù)的全光OFDM信號A。其中，復(fù)用器件其它參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)全光OFDM信號的特征確定。圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的全光OFDM信號實(shí)現(xiàn)光層網(wǎng)絡(luò)編碼方法的結(jié)構(gòu)圖。從功能上描述了圖I流程圖的整個(gè)過程。編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)具有相同的結(jié)構(gòu)模型，為統(tǒng)一的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。在一種全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的裝置中，在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)均包括解復(fù)用模塊、脈沖展寬模塊、全光邏輯異或模塊和復(fù)用模塊，光纖傳輸過程中包括光放大模塊和色散補(bǔ)償模塊，每一類器件具體功能和處理流程如下本發(fā)明實(shí)施例中可選用IXN的陣列波導(dǎo)光柵作為解復(fù)用器，將編碼和解碼節(jié)點(diǎn)獲取的兩路全光OFDM信號分解為N路正交子載波信號。其中，陣列波導(dǎo)光柵器件的輸出端口數(shù)目要求與子載波數(shù)目一致，頻率間隔、中心頻率和帶寬參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)全光OFDM信號正交頻率的選取確定。正交頻率f\，f2，…，&之間的頻差為等間隔的，且有Af = r，可完成圖I中S102和S107的工作。本發(fā)明實(shí)施例中可利用脈沖展寬模塊實(shí)現(xiàn)子載波信號脈沖寬度的展寬，可完成圖I中S103和S108的工作。本發(fā)明實(shí)施例中選用半導(dǎo)體光放大器構(gòu)成的馬赫-曾德爾干涉儀(SOA-MZI)結(jié)構(gòu)的邏輯異或模塊實(shí)現(xiàn)全光邏輯異或和解異或運(yùn)算。選取N個(gè)正交頻率分別作為N個(gè)全光邏輯異或模塊的輸入探測光信號頻率，N個(gè)探測光信號分別用于攜帶兩路同頻子載波信號異或和解異或運(yùn)算的編碼和解碼結(jié)果，同時(shí)需要保證各路異或和解異或運(yùn)算所得探測光信號頻率之間也是正交的，且有頻率間隔Af = r?？赏瓿蓤DI中S104和S109的工作。本發(fā)明實(shí)施例中選用NX I的陣列波導(dǎo)光柵作為復(fù)用器件將全光邏輯異或和解異或運(yùn)算所得各路正交子載波信號合并為新的全光OFDM信號，其中，陣列波導(dǎo)光柵器件的輸入端口數(shù)目要求與子載波數(shù)目一致，頻率間隔、中心頻率和帶寬參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)全光OFDM信號正交頻率的選取確定，可完成圖I中S105和SllO的工作。在編碼節(jié)點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)S101-S105的工作，在解碼節(jié)點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)S106-S110的工作·在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)之間的光纖傳輸過程中，存在信號功率衰減和色散的影響，可以分別利用摻餌光纖放大器(EDFA)與色散補(bǔ)償光纖(DCF)來抵消相應(yīng)的影響。圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的由單波長信號生成全光OFDM信號的結(jié)構(gòu)圖。將碼元周期為T的單波長信號經(jīng)過串并變換處理，由一路傳輸速率為R bit/s的串行信號變?yōu)镹路并行信號，利用光纖延遲線分別將輸入的串行信號延遲0，T/N，…，(N-1)T/N，每隔NT時(shí)刻對N路并行信號抽樣可同時(shí)獲得N個(gè)碼元，獲得的每路并行信號的碼元周期擴(kuò)展為NT，每路信號傳輸速率降低為R/N。在與并行信號相同的時(shí)鐘信號控制下，由分布式反饋(DFB)激光器產(chǎn)生梳狀高頻子載波信號，由耦合器將載波信號分離，要求產(chǎn)生的N個(gè)子載波信號頻率f\，f2，…，fN相互正交。利用馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZI)將N路并行信號調(diào)制于正交子載波信號之上，再由NXl陣列波導(dǎo)光柵復(fù)用形成全光OFDM信號。該實(shí)施例只是單波長信號調(diào)制為全光OFDM信號的一種手段。 圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的全光邏輯異或模塊的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明采用半導(dǎo)體光放大器構(gòu)成的馬赫-曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的邏輯異或模塊實(shí)現(xiàn)兩路輸入全光OFDM信號同頻子載波信號的全光邏輯異或和解異或運(yùn)算，從而完成網(wǎng)絡(luò)編碼與解碼的功能。SOAl和S0A2對稱放置在干涉儀的上下兩臂，連續(xù)探測光fel通過3dB耦合器分解成兩束光，然后分別與波長為的兩路幅度調(diào)制的信號光分別注入到SOAl和S0A2中。當(dāng)信號光的輸入功率大于SOA的最大線性輸入功率時(shí)，就會(huì)引起半導(dǎo)體光放大器有源區(qū)內(nèi)載流子密度的變化，從而導(dǎo)致經(jīng)過SOA的探測光的強(qiáng)度和相位發(fā)生變化，即發(fā)生交叉增益調(diào)制和交叉相位調(diào)制。探測光通過半導(dǎo)體光放大器后就會(huì)攜帶上信號光的幅度信息，經(jīng)過相位調(diào)制的兩路探測光在耦合器中產(chǎn)生干涉，將相位調(diào)制轉(zhuǎn)變成幅度調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)兩路信號的邏輯異或。假設(shè)輸入兩路同頻子載波的頻率均為，探測光頻率為G，經(jīng)由SOA-MZI全光邏輯異或門，子載波邏輯異或的結(jié)果將攜帶于頻率為fel的載波之上。對于N路子載波，將存在N個(gè)SOA-MZI全光邏輯異或門，保證N個(gè)探測光頻率fel，fe2，…，feN也具有正交性，且有頻率間隔Af =r。。該實(shí)施例只是實(shí)現(xiàn)全光邏輯異或的一種手段。以上所述，僅是本發(fā)明的的較佳實(shí)施例，而非對本發(fā)明的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在本發(fā)明揭露的方法和技術(shù)范圍內(nèi)，可以做出許多可能的變化或替換，因此，凡是未脫離本發(fā)明方法的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改及等同變化，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟 步驟I :獲取兩路全光OFDM信號，作為網(wǎng)絡(luò)編碼節(jié)點(diǎn)的輸入信號； 步驟2 :在編碼節(jié)點(diǎn)處利用解復(fù)用模塊將兩路全光OFDM信號分別分解出各正交子載波信號; 步驟3 :根據(jù)全光OFDM信號特性，在保證不產(chǎn)生任何信號串?dāng)_的情況下，利用各路正交子載波信號脈沖之間存在的時(shí)間空隙，展寬信號脈沖的寬度； 步驟4:利用全光邏輯異或模塊實(shí)現(xiàn)兩路輸入OFDM信號同頻的子載波信號的全光邏輯異或運(yùn)算，完成網(wǎng)絡(luò)編碼功能； 步驟5 :利用復(fù)用模塊將全光異或運(yùn)算所得各路正交子載波信號合并為新的全光OFDM信號; 步驟6 :經(jīng)過光纖傳輸，在解碼節(jié)點(diǎn)處獲取新的全光OFDM信號與其中一路輸入的全光OFDM信號，用以實(shí)現(xiàn)解碼運(yùn)算； 步驟7 :利用解復(fù)用模塊將新的全光OFDM信號與其中一路輸入的全光OFDM信號分別分解出各正交子載波信號； 步驟8 :根據(jù)全光OFDM信號特性，在保證不產(chǎn)生任何信號串?dāng)_的情況下，利用各路正交子載波信號脈沖之間存在的時(shí)間空隙，再次展寬信號的脈沖寬度； 步驟9 :利用全光邏輯異或模塊實(shí)現(xiàn)新的全光OFDM子載波信號與其中一路輸入的全光OFDM子載波信號的全光邏輯解異或運(yùn)算，完成網(wǎng)絡(luò)解碼功能； 步驟10 :利用復(fù)用模塊將全光解異或運(yùn)算所得各路正交子載波信號合并為全光OFDM信號，恢復(fù)出另一路全光OFDM輸入信號，解碼節(jié)點(diǎn)同時(shí)獲得兩路輸入的全光OFDM信號，利用網(wǎng)絡(luò)編碼思想實(shí)現(xiàn)了全光網(wǎng)絡(luò)組播的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于 所述步驟I中，當(dāng)兩路輸入信號不全為全光OFDM信號時(shí)，可對信號進(jìn)行全光OFDM變換，實(shí)現(xiàn)對單波長信號的兼容，并且兩路全光OFDM信號的子載波的數(shù)目、子載波的一組正交頻率選取保證是一致的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于 所述步驟2和7中，解復(fù)用模塊的輸出端口數(shù)目與子載波數(shù)目一致，模塊中實(shí)現(xiàn)解復(fù)用功能光器件的頻率間隔、帶寬和中心頻率參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)全光OFDM信號正交頻率的選取確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于 所述步驟3和8中，在保證不產(chǎn)生任何信號串?dāng)_的情況下，脈沖可被展寬的寬度范圍由全光OFDM信號脈沖寬度與子載波信號脈沖間隔確定，脈沖展寬的目的是為了保證之后的全光邏輯異或運(yùn)算和解異或運(yùn)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。由于兩路信號的傳輸可能存在延遲，利用全光邏輯異或模塊實(shí)現(xiàn)編碼和解碼運(yùn)算時(shí)，子載波信號脈沖之間存在的延遲差將會(huì)對異或運(yùn)算和解異或運(yùn)算正確結(jié)果的獲得造成影響，通過脈沖寬度展寬，降低了脈沖按位對齊的難度，一定程度上提高了對信號脈沖延遲差的容忍度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于 所述步驟4中，全光邏輯異或模塊的輸入信號為兩路同頻的子載波信號，根據(jù)子載波數(shù)目確定全光邏輯異或模塊的數(shù)目N，同時(shí)選取N個(gè)正交頻率作為全光邏輯異或模塊的輸入探測光信號頻率，用于攜帶兩路同頻子載波信號異或運(yùn)算的編碼結(jié)果，并且保證各路異或運(yùn)算所得信號之間是正交的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于 所述步驟5和10中，復(fù)用模塊的輸入端口數(shù)目與子載波數(shù)目一致，模塊中實(shí)現(xiàn)復(fù)用功能光器件的頻率間隔、帶寬和中心頻率參數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)全光OFDM信號正交頻率的選取確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于 所述步驟6中，光纖傳輸中產(chǎn)生的衰減與色散影響分別由光放大模塊與色散補(bǔ)償模塊用以抵消。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于 所述步驟9中，對步驟8獲取的新的全光OFDM子載波信號或一路輸入的全光OFDM子載波信號進(jìn)行頻率調(diào)制，保證全光邏輯異或模塊的輸入信號為兩路同頻的子載波信號，與所述步驟4相同，根據(jù)子載波數(shù)目確定全光邏輯異或模塊的數(shù)目N，同時(shí)選取N個(gè)正交頻率作為全光邏輯異或模塊的輸入探測光信號頻率，用于攜帶兩路同頻子載波信號異或運(yùn)算的編碼結(jié)果，并且保證各路異或運(yùn)算所得信號之間是正交的。
9.一種全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的裝置，用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求I所述的全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的方法，在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)均包括解復(fù)用模塊、脈沖展寬模塊、全光邏輯異或門模塊和復(fù)用模塊，光纖傳輸過程中包括光放大模塊和色散補(bǔ)償模塊，其特征在于 解復(fù)用模塊在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)，用于將全光OFDM信號分解出各正交子載波信號; 脈沖展寬模塊在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)，根據(jù)全光OFDM信號特性，在保證不產(chǎn)生任何信號串?dāng)_的情況下，用于展寬信號脈沖的寬度，通過脈沖寬度展寬，降低全光邏輯異或和解異或運(yùn)算對脈沖按位對齊要求的難度，一定程度上將提高對信號脈沖之間存在的延遲差的容忍度； 全光邏輯異或模塊在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)兩路輸入OFDM信號同頻的子載波信號的全光邏輯異或和解異或運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼和解碼功能； 復(fù)用模塊在編碼節(jié)點(diǎn)與解碼節(jié)點(diǎn)，用于將全光異或運(yùn)算所得各路正交子載波信號合并為新的全光OFDM信號； 光放大模塊用于補(bǔ)償光纖傳輸對信號脈沖產(chǎn)生的功率衰減影響； 色散補(bǔ)償模塊用于補(bǔ)償光纖傳輸對信號脈沖產(chǎn)生的色散影響。
全文摘要
本發(fā)明是一種全光OFDM信號光層網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)現(xiàn)方法和裝置，其中該方法包括在編碼節(jié)點(diǎn)處將兩路全光OFDM信號分解出正交子載波信號，實(shí)現(xiàn)對信號脈沖寬度的展寬，利用全光邏輯異或?qū)崿F(xiàn)同頻的子載波信號的編碼運(yùn)算，將輸出合并為新的全光OFDM信號。解碼節(jié)點(diǎn)與編碼節(jié)點(diǎn)具有相似結(jié)構(gòu)與功能，通過解異或運(yùn)算，恢復(fù)原輸入全光OFDM信號。該裝置包括在編碼與解碼節(jié)點(diǎn)處的解復(fù)用模塊、脈沖展寬模塊、全光邏輯異或模塊和復(fù)用模塊，光纖傳輸中的光放大模塊和色散補(bǔ)償模塊。本發(fā)明利用網(wǎng)絡(luò)編碼思想實(shí)現(xiàn)了全光OFDM信號網(wǎng)絡(luò)組播的目的，在編解碼運(yùn)算前通過采用脈沖展寬的方法，，降低了脈沖按位對齊難度，提高了對脈沖延遲差的容忍度。
文檔編號H04L1/00GK102780669SQ20121018885
公開日2012年11月14日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者李麗君, 柏琳, 紀(jì)越峰, 顧仁濤 申請人:北京郵電大學(xué)