用于光傳輸網(wǎng)的自適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸格式的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有自適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸格式的光網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法。
[0002] 背景
[0003] 1.引言
[0004] A?相干檢測的能力
[0005] 通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理啟用的相干檢測技術(shù)已經(jīng)開辟光纖傳輸?shù)男聲r代，其有望使標(biāo) 準(zhǔn)單模光纖（SSMF)在無色散補償情況下將傳輸速度增加到lOOG/s及高于lOOG/s。這種可 能性給許多現(xiàn)有運營商提供了在無需光纖基礎(chǔ)設(shè)施的巨大的額外投資的條件下升級或擴 展他們的網(wǎng)絡(luò)容量的希望。此系統(tǒng)的當(dāng)前盛行的商業(yè)實施使用三個基本技術(shù)的進步：波特 率，調(diào)制階數(shù)和光學(xué)子載波。提高波特率需要高速ADC/DAC，提高調(diào)制階數(shù)需要先進的系統(tǒng) 設(shè)計和檢測算法，以及增加每帶寬的子載波需要先進的激光技術(shù)和光濾波器。為了使所有 這些技術(shù)協(xié)同工作以實現(xiàn)預(yù)期的高頻譜效率、由強大的DSP驅(qū)動的檢測算法是必要的。當(dāng) 實際收發(fā)機現(xiàn)今變得越來越多地用軟件啟用、或者甚至利用高性能1C制造工藝和先進的 ASIC的優(yōu)勢進行定義時，這對網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和協(xié)議設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)。
[0006] 新的相干檢測技術(shù)的重要特征帶來的不僅是高傳輸速率和高頻譜效率（SE)，而且 還帶來以前不可能的使用光譜的靈活性，并且同樣的，其提供了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)性能的新 的范例。例如，復(fù)雜的調(diào)制（其取代了傳統(tǒng)的通斷調(diào)制）允許改變調(diào)制階數(shù)，以提供不同的 頻譜效率。對固定帶寬，這意味著使頻譜效率適應(yīng)傳輸距離的能力。另一方面，由多個子載 波啟用的信道引入增加頻譜效率而不線性增加必要的帶寬的可能性，使其對在標(biāo)準(zhǔn)中引入 靈活頻譜網(wǎng)格有吸引力。這就是所謂的彈性光網(wǎng)絡(luò)（EON)的想法。提供了所有這些可能 性，比起現(xiàn)在，運營商將以完全不同的方式規(guī)劃和操作光傳輸網(wǎng)（0TN)，也就是說，以更靈活 地使用網(wǎng)絡(luò)資源和更適應(yīng)于業(yè)務(wù)需求、同時最大化光纖基礎(chǔ)設(shè)施的使用的方式。
[0007] B?從 0TN 到 EON
[0008] 彈性光網(wǎng)絡(luò)（EON)是能夠以下列這樣的靈活方式使用光纖光譜的網(wǎng)絡(luò)，該靈活方 式使在與以前一樣的同一光纖基礎(chǔ)設(shè)施中處理更高的業(yè)務(wù)量成為可能。目標(biāo)是通過增加頻 譜效率以提高網(wǎng)絡(luò)容量。從可行性觀點來看，我們必須接受的事實是，在光傳輸網(wǎng)（0TN)的 框架[2,3,4]內(nèi)，頻譜必須以具有意義的有限粒度（即時隙）進行處理，使得即使在EON內(nèi)， 任何資源管理方案也可以按照頻譜時隙工作。在這個約束下，該光學(xué)頻譜效率可以被細(xì)分 成兩個部分：一個部分是基于收發(fā)機、交換機和其他網(wǎng)絡(luò)元件能力的單個信道的頻譜效率。 另一個部分是基于所有信道上的頻譜管理的頻譜利用率。因此，在這個背景下，在EON有效 部署中的兩對矛盾成為典型矛盾：頻譜效率和分配靈活性之間的折衷，以及所提供的容量 和傳輸距離之間的折衷。能夠針對這些折衷管理頻譜將最終產(chǎn)生更好的整體頻譜利用率， 前提是以下底層技術(shù)可以被引入光傳輸網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的框架中：
[0009] >實際信道可以就其在頻譜上的實際位置和帶寬大小被定義在不同星座的光載 波上。從固定的最小帶寬（稱之為基本載波）開始，人們可以由多個基本載波構(gòu)建更大的 載波。多個基本載波構(gòu)成的較大的載波可以是連續(xù)或非連續(xù)的。因此，在該路徑上，可以繼 續(xù)定義許多不同類型的載波：單載波、復(fù)合載波、連續(xù)載波、非連續(xù)載波等。基本的物理信 道能夠由基本載波上的特定數(shù)據(jù)速率來定義，例如每50GHz是100G比特/s，以符合當(dāng)前的 DWDM網(wǎng)格。
[0010] >每個信道的高頻譜效率可以通過如CO-OFDM或奈奎斯特WDM或其它的實施方 法[1，7]的技術(shù)，使用光學(xué)子載波在光學(xué)層獲得。這種光學(xué)信道可占用比單個基本信道需 要的帶寬更大的帶寬，但占用的帶寬比通過多個同步的基本信道[5]提供相同傳輸速率時 的帶寬要小得多。每個信道的不同的頻譜效率還可以通過不同的調(diào)制階數(shù)提供，例如QPSK、 16QAM、64QAM等。使用不同的調(diào)制階數(shù)，不同的頻譜效率可以用相同的帶寬獲得，對不同的 傳輸距離是足夠的。這提供了基于光學(xué)子載波的信道的替代方案。因此，為了從可能的不 同頻譜效率中獲益，有必要規(guī)定不同的信道類型以允許對業(yè)務(wù)需求的自適應(yīng)：不同的業(yè)務(wù) 要求不同的信道類型。
[0011] >此外，應(yīng)該能夠構(gòu)造感知頻譜效率的ODU/OTU。一樣大小但不同特點的ODU可 以被定義以負(fù)責(zé)不同的信道類型。因此，不同的ODU特點可以被選擇以適應(yīng)所要求的必要 的頻譜效率和傳輸距離。
[0012] >從物理層感知受益，ODU可以由對業(yè)務(wù)和基礎(chǔ)的信道類型自適應(yīng)的FEC機制保 護。從而，固定大小的ODU可以由不同的信道類型和不同的FEC機制支持。這給ODU增加 了更多特點。通過為ODU/OUT引入類型和特點，人們得到了幀級別中的可用業(yè)務(wù)承載的更 豐富的儲備，并最終提高了頻譜使用的效率。
[0013] OTN架構(gòu)總的說來基于通斷技術(shù)，并且因此，假定了一個相當(dāng)簡單的物理層。那時 認(rèn)為數(shù)字處理更可能發(fā)生在L2和高于L2的層。因此，由新的相干檢測技術(shù)提供的可能性 和靈活性和現(xiàn)有嚴(yán)格的分層架構(gòu)沖突。隨著越來越多的軟件涉及相干檢測技術(shù)，需要上層 幀和底層復(fù)用之間的交互（其中包括傳輸/接收）以充分利用新技術(shù)的優(yōu)勢。修改OTN架 構(gòu)以允許跨層信息傳輸是必要的以釋放EON的全部潛力。
[0014] C.對0TN架構(gòu)的修改
[0015] 當(dāng)前的0TN架構(gòu)總的來說是基于通斷技術(shù)和基于上層的，這是因為在那個時候認(rèn) 為數(shù)字處理僅發(fā)生在L2和高于L2的層。因此，其并沒有考慮到在L1和低于L1的層提供 新的相干檢測技術(shù)的可能性和靈活性。從而，0TN的現(xiàn)有的嚴(yán)格分層架構(gòu)不允許涉及發(fā)射 機和接收機的上層數(shù)據(jù)幀和復(fù)用層之間的直接交互，因此使如上述設(shè)想的彈性操作變得困 難。所以，有必要修改0TN架構(gòu)以允許從底部的WDM模塊到0DU的組幀的跨層信息傳輸，且 反方向傳輸亦被允許。
[0016] 附圖簡述
[0017] 已經(jīng)這樣概況地描述了本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖，這些附圖不一定按比例繪制。附圖 被包括以提供對本發(fā)明的進一步理解，并且被并入且組成本說明書的一部分。附圖示出了 所公開的實施例和/或方面，并且與說明書一起，用于解釋范圍由權(quán)利要求書所確定的本 發(fā)明的原理。
[0018] 在附圖中：
[0019] 圖1示出了在光傳輸網(wǎng)中的客戶服務(wù)端的關(guān)聯(lián)。
[0020] 圖2示出從ODU k到OTMn. m的各層的實例。
[0021] 圖3是截止到2012年向SG15提出的ODU到光學(xué)載波的映射的實例。
[0022] 圖4是光譜2上的信道載波星座的示意圖。
[0023] 圖5是不同類型的（左）和特點（右）的靈活的數(shù)據(jù)單元格式。
[0024]圖6是頻譜效率和傳輸距離之間的等價性：DU=有固定比特的通用數(shù)據(jù)幀。
[0025]圖7是各條線之間在線的一階導(dǎo)數(shù)（斜率）方面的差異，其中，紅線對應(yīng)于保護帶 被忽略時的多個平行頻譜時隙。這造成最低的單信道頻譜效率。綠線說明對于給定SE不 同帶寬對應(yīng)于不同的傳輸距離的選項，其可以這樣被選擇；即在斜率和勝任距離之間存在 映射。
【具體實施方式】
[0026] 本發(fā)明現(xiàn)在將參照附圖在下文中被更加充分地描述，本發(fā)明的實施例的一些實例 在附圖中被示出。應(yīng)該理解的是，在此提供的附圖和描述可能已被簡化以說明與為了清楚 地理解本發(fā)明相關(guān)的元件，同時為了清楚的目的，去掉了在典型的自適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和 方法中提供的其他元件。本領(lǐng)域中的那些普通技術(shù)人員可認(rèn)識到，其他元件和/或步驟可 能是期望的和/或必要的以實現(xiàn)在此描述的裝置、系統(tǒng)和方法。然而，因為這樣的元件和步 驟在本領(lǐng)域中是眾所周知的，并且因為它們不利于更好地理解本發(fā)明，本文可不提供這些 元件和步驟