專利名稱：基于eam的d8psk/ask正交光標記擦除和插入的方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光通信領域，特別涉及一種基于電吸收調制器(EAM)的差分八相移鍵 控/幅移鍵控(D8PSK/ASK)正交光標記擦除和插入的方法與裝置。
背景技術：
通信網的現狀是光傳輸網與電交換網的并存，兩個網之間大量的光/電、電/光接 口適配和速率匹配操作，降低了網絡資源利用率和網絡性能。由于電的“速率瓶頸”與光的 “處理瓶頸”，全電網與全光網均不現實。針對目前的交換技術狀況與器件發展水平，通過采 用數據信息在光域進行交換，而控制信息在節點處進行光電轉換以控制數據信息，這樣一 種光電混合的光分組交換網是下一代通信網的發展方向。
光標記交換(OLS，Optical Label Switching)技術作為光分組交換網絡的一種 有效實現方式，綜合了電信息處理的靈活性和光信號交換的大粒度特點，其主要思想是將 業務數據信息與網絡路由控制信息封裝成光包，高速業務數據信息作為載荷在光域內進行 傳輸與交換，而速率較低的路由控制信息采用光標記的形式，在每個節點將其轉換為電信 號加以處理。光標記的產生、提取、擦除與重寫是光標記交換網的核心技術。正交光標記技 術利用光信號的不同分量分別承載載荷和標記信息，具有較高的頻譜利用率和接收機靈敏 度，比較容易實現標記和載荷的分離，且不需要嚴格的時間同步，可提供不同等級的服務， 而成為未來光通信交換網絡的一種理想方案。
差分八相移鍵控/幅移鍵控(D8PSK/ASK)正交調制格式作為一種新型的正交光標 記方案，在沒有增加任何額外資源消耗的情況下，增大了光分組數據信號的傳輸速率，提高 了網絡傳輸容量與性能。在此正交調制方式上實現標記擦除的方法有采用光纖環路鏡的光 標簽擦除濾波器，利用半導體-增益調制(SOA-XGM)作為波長變化器進行光標記擦除與插 入，利用載波抑制的方式產生與舊標記相同的頻率載波來代替舊標記的載波，通過調制再 加入新的標記。這些方法都需要很多的器件，使得整個系統的花費很高，結構也比較復雜， 在實現上有很高的要求。發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光標記擦除 和插入的現有方法消光比差、速率低、接收靈敏度不夠的問題，提供了一種新型的標記擦除 和插入的方法，用以改進信號質量和消光比，結構簡單、實現容易。
本發明實施例提供了一種基于電吸收調制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交 光標記擦除和插入的方法，該方法包括
A、在邊緣路由器，將載荷和標記信息分別加載到光載波的相位與振幅上，形成差 分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號；
B、利用由單模光纖、色散補償光纖、摻鉺光纖放大器所組成的傳輸鏈路來傳送所述差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號；
C、在核心路由器處利用電吸收調制器擦除上述差分八相移鍵控/幅移鍵控正交 調制信號的標記信息，并在擦除舊標記后的光載波的振幅上加載新的標記，形成新的差分 八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號；
D、利用傳輸鏈路將加載了新標記信息的正交調制信號傳送至目的節點；
E、通過耦合器將接收到的加載了新標記信息的正交調制信號分為功率相等的兩 路，分別送入差分八相移鍵控信號解調器與幅移鍵控信號解調器，解調出載荷與標記信息。
上述方法中，步驟A所述，將載荷和標記信息分別加載到光載波的相位與振幅上， 形成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號的方法包括
通過現場可編程門陣列(FPGA)芯片將所述載荷串并轉換為三路并行信號，并進 行差分預編碼，將編碼后的三路信號分別送入到三個相位調制器的電信號輸入端口，使所 述三路信號加載到光載波的相位上，生成差分八相移鍵控信號；將標記信息送入單臂馬赫 則德爾調制器的電輸入端口，將上述差分八相移鍵控信號送入單臂馬赫則德爾調制器的光 輸入端口，通過幅移鍵控調制方式將標記信息加載到光載波的振幅上，產生差分八相移鍵 控/幅移鍵控正交調制信號。
上述方法中，步驟C所述在核心路由器處利用電吸收調制器擦除上述差分八相移 鍵控/幅移鍵控正交調制信號的標記信息，并在擦除舊標記后的光載波的振幅上加載新的 標記的方法包括
Cl、舊標記的擦除通過耦合器將上述正交調制信號分為功率相等的兩路，上支 路信號通過幅移鍵控信號解調器解調出原標記信息，利用反相器對原標記信息做邏輯非運 算，并加載至電吸收調制器的電輸入端口，下支路信號通過延時器后，利用摻鉺光纖放大 器對信號進行放大，將放大后的信號加載至電吸收調制器的光輸入端口，完成舊標記的擦 除；
C2、新標記的插入通過光帶通濾波器濾除在擦除舊標記時產生的啁啾，利用摻 鉺光纖放大器對濾波后的信號進行放大，并加載至電吸收調制器的光輸入端口，電輸入端 口加載新標記信息，通過幅移鍵控調制方式將新標記加載到擦除舊標記后的光載波的振幅 上，完成新標記的插入，形成新的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號。
上述方法中，步驟E所述，通過耦合器將接收到的加載了新標記信息的正交調制 信號分為功率相等的兩路，分別送入差分八相移鍵控信號解調器與幅移鍵控信號解調器， 解調出載荷與標記信息的方法包括
E1、將步驟E中所述功率相等的兩路信號中的一路信號送入差分八相移鍵控信號 解調器并解調出載荷，其具體步驟包括
E11、通過一個耦合器將所述功率相等的兩路信號中的一路再次分為功率相等的 兩路信號，這兩路信號依次通過耦合器、馬赫則德爾干涉儀，將光載波所攜帶的相位差信息 轉化為八路攜帶了振幅信息的光信號，并通過光電檢測器將這八路光信號轉化為電信號；
E12、對經過同一個馬赫則德爾干涉儀，并轉化為電信號的兩路信號做減法判決， 上支路判決得到的兩路信號即為步驟A所述三路并行信號中的兩路，下支路判決得到的兩 路信號再經過邏輯異或運算便可得到步驟A所述三路并行信號中的另外一路，通過FPGA芯 片對所產生的三路并行信號做并串轉換，轉換后的串行信號即為原載荷信息；
E2、將步驟E中所述功率相等的兩路信號中的令一路信號送入幅移鍵控信號解調 器并解調出標記信息，其具體步驟包括
E21、正交信號首先經過光帶通濾波器，濾除在信道中引入的噪聲，再經過光電檢 測器將差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光信號中的振幅信息轉化為電信號；
E22、通過前置放大器將電信號放大，利用低通濾波器將放大后的電信號進行濾波 整形，解調出標記信息。
本發明實施例還提供了一種基于電吸收調制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控正 交光標記擦除和插入的裝置，所述裝置包括發送裝置、鏈路裝置、標記擦除與插入裝置及接 收裝置；
所述發送裝置包括差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號生成模塊；所述差分 八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號生成模塊，用于將載荷信息通過差分八相移鍵控調制 方式加載到光載波的相位上，將標記信息通過幅移鍵控調制方式加載到所述光載波的振幅 上，從而生成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號；
所述鏈路裝置包括單模光纖、色散補償光纖和摻鉺光纖放大器，用于傳輸所述差 分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號，并補償在傳輸過程中引起的功率損耗及色散；
所述標記擦除與插入裝置包括舊標記的擦除模塊與新標記的插入模塊；所述舊標 記的擦除模塊用于擦除發送裝置發送過來的正交標記信號中的標記信息，使正交調制信號 去正交化，變為只攜帶載荷信息的光載波信號；所述新標記的插入模塊用于將新標記信息 加載到去正交化后只攜帶載荷信息的光載波的振幅上，形成新的差分八相移鍵控/幅移鍵 控正交調制信號；
所述接收裝置包括差分八相移鍵控信號解調模塊和幅移鍵控信號解調模塊；所述 差分八相移鍵控信號解調模塊用于將插入了新標記信息的正交調制信號中的差分八相移 鍵控信號解調出來并還原為原光分組數據中的載荷；所述幅移鍵控信號解調模塊用于將插 入了新標記信息的正交調制信號中的幅移鍵控信號解調出來并還原為新插入的標記信息。
上述發送裝置中，所述差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號生成模塊包括
激光器，產生穩定的光載波，并通過光纖送至相移為π的相位調制器的光信號輸 入端口 ；
FPGA高速電信號處理器，通過FPGA對所述光分組數據中的載荷進行串并轉換，將 一路速率為τ的串行信號轉換為三路速率為τ/3的并行信號，并按照差分八相移鍵控的 差分編碼規則對這三路信號做差分預編碼；
三個相位調制器，其相移依次為π、π/2、π/4，將所述經過差分預編碼后的三路 并行信號分別送入三個相位調制器，加載至光載波的相位上，生成差分八相移鍵控信號；
單臂馬赫則德爾調制器，將所述標記信息加載至單臂馬赫則德爾調制器的電輸入 端口，將所述加載了差分八相移鍵控信號的光載波送入單臂馬赫則德爾調制器的光輸入端 口，通過幅移鍵控調制方式將標記信息加載到光載波的振幅上，生成差分八相移鍵控/幅 移鍵控正交調制信號。
上述標記擦除與插入裝置中，所述舊標記的擦除模塊包括
耦合器，用于將正交調制信號按功率平均分為兩路；
ASK信號解調器，用于解調正交調制信號中的幅移鍵控信號；
反相器，用于將解調出來的幅移鍵控信號按邏輯取反；
延時器，用于正交調制信號的延遲；
摻鉺光纖放大器，對延時后的正交調制信號的功率進行放大；
電吸收調制器，將邏輯取反后的幅移鍵控信號加載到電吸收調制器的電輸入端 口，光輸入端口輸入正交調制信號，從而擦除正交調制信號的振幅信息，使光載波上只攜帶 載荷信息。
上述標記擦除與插入裝置中，所述新標記的插入模塊包括
光帶通濾波器，用于濾除在擦除舊標記時產生的啁啾；
摻鉺光纖放大器，對擦除舊標記后的光波信號的功率進行放大；
電吸收調制器，通過幅移鍵控調制方式將新標記信息加載到擦除了標記后的光載 波信號振幅上，生成新的正交調制信號。
上述接收裝置中，所述差分八相移鍵控信號解調模塊包括
三個耦合器，用于將正交調制信號按功率平均分為兩路；
四個馬赫則德爾干涉儀，其相移依次為3 π /8、- π /8、π /8、-3 π /8，其時移均為 3/τ，τ為光分組數據的比特速率，馬赫則德爾干涉儀用于將差分八相移鍵控信號所攜帶 的相位信息轉換為振幅信息；
四個光電檢測器，用于將光信號轉換為電信號；
四個減法判決器，用于比較兩路電信號的振幅大小，如果上支路電信號的振幅大 于下支路，則判決器輸出‘1’，否則輸出‘0’，通過FPGA高速電信號處理器來實現此減法判 決器功能；
邏輯異或器，用于將下支路經減法判決器輸出的兩路信號做邏輯異或運算；
FPGA高速電信號處理器，用于將經減法判決器輸出的上支路兩路信號與下支路一 路信號做并串轉換，將三路速率為τ/3的并行信號轉換為一路速率為τ的串行信號，完成 差分八相移鍵控信號的解調并還原出原光分組數據中的載荷。
上述接收裝置中，所述幅移鍵控信號解調模塊包括
光帶通濾波器，濾除正交調制信號在信道中引入的噪聲；
光電檢測器，將正交調制信號中的振幅信息轉化為電信號；
電信號放大器，用于將小信號放大；低通濾波器，對電信號進行濾波整形，解調出 新插入的標記信息。
由上述本發明實施例提供的技術方案可以看出，本發明實施例中，通過耦合器將 正交光標記信息分為功率相等的兩路，上支路信號通過幅移鍵控信號解調器將正交調制信 號中的振幅信息解調出來，然后通過反相器將解調出來的振幅信息邏輯取反并加載到電吸 收調制器的電輸入端口，下支路信號經過延遲及放大后加載到電吸收調制器的光輸入端 口，這樣就可以擦除掉光載波信號上的振幅信息；擦除掉舊標記信息后的光載波經過光帶 通濾波器濾除啁啾，再通過摻鉺光纖放大器進行功率放大后，加載到電吸收調制器的光輸 入端口，通過幅移鍵控調制方式將新標記信息加載到光載波的振幅上，從而完成新標記的 插入。電吸收調制器擦除和插入標記時對載荷沒有負面影響，又具有啁啾可控性、低驅動電 壓、低偏振敏感性、體積小和價格低，這使得整個網絡系統的結構簡單，成本低，對實現全光 標記交換技術的發展有促進作用。
圖1為本發明實施例提供的所述方法具體實現示意圖一
圖2為本發明實施例提供的所述方法具體實現示意圖二
圖3為本發明實施例提供的所述方法具體實現示意圖三
圖4為本發明實施例提供的所述方法具體實現示意圖四
圖5為本發明實施例提供的所述裝置結構示意圖一；
圖6為本發明實施例提供的所述裝置結構示意圖二 ；
圖7為本發明實施例提供的所述裝置結構示意圖三。
具體實施方式
圖1為本發明基于電吸收調制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光標記擦除和 插入方法的流程圖。現結合圖1，對本發明基于電吸收調制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控 正交光標記擦除和插入方法進行說明，具體如下
步驟11 在邊緣路由器(Edge Router)，將載荷和標記信息分別加載到光載波的 相位與振幅上，形成差分八相移鍵控信號/幅移鍵控(D8PSK/ASK differential 8-Level Phase-Shift Keying/Amplitude-Shift Keying)正交調制信號。
該步驟中，將載荷和標記信息分別加載到光載波的相位與振幅上的方法包括
步驟111，通過現場可編程門陣列(FPGA :Field-Programmable Gate Array)芯片 將所述載荷串并轉換為三路并行信號，并進行差分預編碼，將編碼后的三路信號分別送入 到三個相位調制器(PM=Phase Modulation)的電信號輸入端口，使所述三路信號加載到光 載波的相位上，生成差分八相移鍵控(D8PSK)信號；
步驟112，將標記信息送入單臂馬赫則德爾調制器(MZM =Mach-Zehnder Modulator)的電輸入端口，將上述差分八相移鍵控信號送入單臂馬赫則德爾調制器的光輸 入端口，通過幅移鍵控調制(ASK)方式將標記信息加載到光載波的振幅上，產生差分八相 移鍵控/幅移鍵控(D8PSK/ASK)正交調制信號。
步驟12 利用由單模光纖(SMF =Single Mode Fiber)、色散補償光纖(DCF Dispersion Compensation Fiber)、慘輯光纖放大器(EDFA Erbium Doped Fiber Amplifiers)所組成的傳輸鏈路來傳送所述D8PSK/ASK正交調制信號。
將正交調制信號復用到光纖鏈路上的方法、及通過單模光纖、色散補償光纖、摻鉺 光纖放大器對正交調制信號做色散補償與功率補償的方法都屬于現有技術的內容，在此不 再贅述。
步驟13 在核心路由器(Core Router)處利用電吸收調制器(EAM =Electro Absorption Modulator)擦除上述D8PSK/ASK正交調制信號的標記信息，并在擦除舊標記 后的光載波的振幅上加載新的標記，形成新的D8PSK/ASK正交調制信號。
該步驟中，利用電吸收調制器(EAM)擦除上述D8PSK/ASK正交調制信號的標記信 息，并在擦除舊標記后的光載波的振幅上加載新的標記的方法包括
步驟131，通過耦合器(Coupler)將步驟12傳送過來的正交調制信號分為功率 相等的兩路，上支路信號通過ASK信號解調器解調出原標記信息，利用反相器(Inverter)對原標記信息做邏輯非運算，并加載至EAM的電輸入端口，下支路信號通過延時器后，利用 EDFA對信號進行放大，將放大后的信號加載至EAM的光輸入端口，完成舊標記的擦除；
步驟132，通過光帶通濾波器(OBPF :0ptical Band Pass Fiiter)濾除在擦除舊 標記時產生的啁啾，利用EDFA對濾波后的信號進行放大，并加載至EAM的光輸入端口，電輸 入端口加載新標記信息，通過ASK調制方式將新標記加載到擦除舊標記后的光載波的振幅 上，完成新標記的插入，形成新的D8PSK/ASK正交調制信號。
步驟14 利用與步驟12相同的傳輸鏈路將加載了新標記信息的正交調制信號傳 送至目的節點。
步驟15 通過耦合器將接收到的加載了新標記信息的正交調制信號分為功率相 等的兩路，分別送入D8PSK信號解調器與ASK信號解調器，解調出載荷與標記信息。
該步驟中，將功率相等的兩路信號分別送入D8PSK信號解調器與ASK信號解調器， 解調出載荷與標記的方法包括
步驟151，將步驟15中所述功率相等的兩路信號中的一路信號送入D8PSK信號解 調器并解調出載荷，其具體步驟包括
步驟1511，通過一個耦合器(Coupler)將所述功率相等的兩路信號中的一路再 次分為功率相等的兩路信號，這兩路信號依次通過耦合器(Coupler)、馬赫則德爾干涉儀 (MZI =Mach-Zehnder hterferometer)，將光載波所攜帶的相位差信息轉化為八路攜帶了 振幅信息的光信號，并通過光電檢測器(PIN)將這八路光信號轉化為電信號；
步驟1512，對經過同一個MZI，并轉化為電信號的兩路信號做減法判決，上支路判 決得到的兩路信號即為步驟111中所述三路并行信號中的兩路，下支路判決得到的兩路信 號再經過邏輯異或運算便可得到步驟111中所述三路并行信號中的另外一路，通過FPGA芯 片對所產生的三路并行信號做并串轉換，轉換后的串行信號即為原載荷信息。
步驟152，將步驟15中所述功率相等的兩路信號中的令一路信號送入ASK信號解 調器并解調出標記信息，其具體步驟包括
步驟1521，正交信號首先經過光帶通濾波器(0BPF)，濾除在信道中引入的噪聲， 再經過光電檢測器(PIN)將D8PSK/ASK正交信號中的振幅信息轉化為電信號；
步驟1522，通過前置放大器將電信號放大，利用低通濾波器(LPF :Low Pass Filter)將放大后的電信號進行濾波整形，解調出標記信息。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面以一個具體實施例的具體實 現過程為例，并參照附圖2、3、4，對本發明實施例提供的基于電吸收調制器的D8PSK/ASK正 交光標記擦除和插入的方法作進一步的詳細描述。
首先，將來自接入網的光分組數據中的載荷，本發明實施例中以100(ib/S為例，通 過串并轉換變為33. 3Gb/s的a、b、c三路信號，并對這三路信號進行差分預編碼，差分預編碼的邏輯表達式具體如下所示
Ik = ++ Ρ + +^(h^ + I+bcT^D^
Qk = ^(c + Q^) + Dh (Q,_t a b)
Dk = a b c Dlrf
其中，a、b、c表示輸入的信號序列，Ik、Qk、Dk表示此刻輸出的信號序列，I1^ Qh、 Dlri表示前一時刻的輸出信號序列。
在本發明一個較佳實施例中，本發明實施例可以通過FPGA來實現載荷信號的串 并轉換以及差分預編碼操作。
本發明實施例中，將I、Q、D三路信號分別加載到三個相位變化依次為(0，π )、(0， π /2)、(0，π /4)的相位調制器(PMl、ΡΜ2、ΡΜ3)。當I路信號為‘1，時，信號相位變化為 L當I路信號為‘0’時，信號相位不變；當Q路信號為‘1’時，信號相位變化為η/2，當Q 路信號為‘0’時，信號相位不變；當D路信號為‘1’時，信號相位變化為π/4，當D路信號 為‘0’時，信號相位不變。
在完成上述操作后，即完成了對光分組數據中載荷的D8PSK調制，將調制后的 D8PSK信號輸入到單臂馬赫-曾德爾調制器(MZM)的光輸入端口。將光分組數據中的標記 信息，本發明實施例以10(ib/S為例，加載到單臂馬赫-曾德爾調制器(MZM)的電輸入端口， 就可以通過ASK調制方式加載至D8PSK光信號的振幅上，從而實現信號的D8PSK/ASK正交 聯合調制，產生D8PSK/ASK正交調制信號。
其次，為了降低由于光纖介質的非線性效應而引起信號的色散及引入各類噪聲， 本發明實施例可以在發送過程中，對生成的D8PSK/ASK正交調制信號進行功率和色散補 償。具體的，可以設置兩個EDFA，其一設置于邊緣路由器后，用于提高D8PSK/ASK正交調制 信號的發射功率，使D8PSK/ASK正交調制信號在光纖中傳輸距離足夠長；其二設置于傳輸 路徑中或信號接收機前，用于增強信號在光纖傳輸中衰減的能量。另外，還可以應用SMF，用 于給輸入的D8PSK/ASK正交調制信號提供長距離傳輸路徑，同時產生信號正色散；以及應 用DCF，用于給D8PSK/ASK正交調制信號提供長距離傳輸路徑，恰當補償信號路經SMF而產 生的正色散。其中DCF可置于SMF前、后或與SMF混合連接。
再次，通過傳輸鏈路傳輸后的D8PSK/ASK正交調制信號進入核心路由器，在本發 明實施例中的核心路由器，正交調制信號首先經過耦合器分為功率相等的兩路信號，上支 路信號通過ASK信號解調器解調出原標記信息，利用反相器對原標記信息做邏輯非運算， 在本發明實施例中可以通過FPGA芯片來實現反相器的功能，并加載至EAM的電輸入端口， 下支路信號通過延時器后，利用EDFA對信號進行放大，將放大后的信號加載至EAM的光輸 入端口，這樣就可以擦除掉光載波的振幅信息，完成舊標記的擦除；
通過光帶通濾波器濾除在擦除舊標記時產生的啁啾，利用EDFA對濾波后的信號 進行放大，并加載至EAM的光輸入端口，電輸入端口加載新標記信息，通過ASK調制方式將 新標記信息加載到擦除舊標記后的光載波的振幅上，完成新標記的插入，形成新的D8PSK/ ASK正交調制信號。
新的D8PSK/ASK正交調制信號通過與上述相同設置的傳輸鏈路傳送至目的節點。
最后，本發明實施例還涉及對D8PSK/ASK正交調制信號的接收以及解調過程，從 而還原光分組數據中的載荷與標記信息。
具體的，在本發明實施例中，可以將接收到的D8PSK/ASK正交調制信號經過耦合 器，由耦合器按功率平均分配成兩部分，其中一部分D8PSK/ASK正交調制信號進入ASK信號 解調過程，另一部分D8PSK/AI正交調制信號進入D8PSK信號解調過程。
在ASK信號解調過程中，由OBPF選取恰當的濾波器帶寬，用于濾除D8PSK/ASK正交調制信號在信道中引入的噪聲。由光電檢測器及前置電放大器接收OBPF的輸出信號，并 直接探測正交調制信號的信號強度，即將ASK信號從正交調制信號中分離出來轉化為電信 號，并將此微弱的電信號放大。通過LPF對所產生的電信號進行濾波整形，解調出上述新正 交調制信號中的新標記信息。
在D8PSK信號解調過程中，將D8PSK/ASK正交調制信號經由第一級耦合器，分為功 率相同的兩部分信號，并送入第二級耦合器，由兩路功率相同的信號變為四路功率相同的 信號。為了便于理解，本發明實施例中可以根據附圖4，將四路功率相同的信號，位于上方的 兩路信號稱之為上支兩路信號，位于下方的兩路信號稱之為下支兩路信號。
將四路功率相同的信號分別進入四個馬赫-曾德爾干涉儀，將四路信號的差分相 位信息轉換為幅度信息。
在本發明實施例的一個具體實施例中，所涉及的馬赫-曾德爾干涉儀由耦合 器、時延器、相移器構成，四個干涉儀的時延器均設置為:3bit延時，相移器的相移依次為 3 π/8、一 π/8、π/8、一3 π/8。
光電檢測器接收馬赫-曾德爾干涉儀的輸出信號，并將其轉換為電信號。
減法判決器對同一干涉儀輸出并轉換為電信號的兩路信號進行邏輯判決，若上路 信號減去下路信號大于判決電平，則輸出高電平，否則輸出低電平。
在本發明實施例中，可將上支兩路信號經減法判決處理后解調出來兩路信號視為 載荷信息經串并轉換后的a、b支路，即第一原始信號和第二原始信號；另外，本發明實施例 中，將下支兩路信號經判決后解調出來的兩路信號再進行邏輯異或運算即可得到載荷信息 經串并轉換后的c支路，即第三原始信號；將a、b、c三路原始信號通過FPGA進行并串轉換 即可得到完整的載荷信息。
綜上所述，本發明實施例提供的基于電吸收調制器的D8PSK/ASK正交光標記擦除 和插入的方法，通過耦合器將正交光標記信息分為功率相等的兩路，上支路信號通過幅移 鍵控信號解調器將正交調制信號中的振幅信息解調出來，然后通過反相器將解調出來的振 幅信息邏輯取反并加載到電吸收調制器的電輸入端口，下支路信號經過延遲及放大后加載 到電吸收調制器的光輸入端口，這樣就可以擦除掉光載波信號上的振幅信息；擦除掉舊標 記信息后的光載波經過光帶通濾波器濾除啁啾，再通過摻鉺光纖放大器進行功率放大后， 加載到電吸收調制器的光輸入端口，通過幅移鍵控調制方式將新標記信息加載到光載波的 振幅上，從而完成新標記的插入。電吸收調制器擦除和插入標記時對載荷沒有負面影響，又 具有啁啾可控性、低驅動電壓、低偏振敏感性、體積小和價格低，這使得整個網絡系統的結 構簡單，成本低，對實現全光標記交換技術的發展有促進作用。
本發明實施例提供了一種基于電吸收調制器的D8PSK/ASK正交光標記擦除和插 入的裝置，如附圖5所示，該裝置包括發送裝置51、鏈路裝置52和M、標記擦除與插入裝置 53及接收裝置55。
本發明實施例提供的發送裝置51具體可以包括
差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號生成模塊511，用于將載荷信息通過差 分八相移鍵控調制方式加載到光載波的相位上，將標記信息通過幅移鍵控調制方式加載到 光載波的振幅上，從而生成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號。
具體的，本發明實施例中，可以首先將來自接入網的光分組數據中的載荷(Payload)，通過串并轉換變為三路信號。進一步還可以對三路信號進行差分預編碼，差分 預編碼的邏輯表達式具體可如下所示
權利要求
1.一種基于電吸收調制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光標記擦除和插入的方 法，其特征在于，該方法包括A、在邊緣路由器，將載荷和標記信息分別加載到光載波的相位與振幅上，形成差分八 相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號；B、利用由單模光纖、色散補償光纖、摻鉺光纖放大器所組成的傳輸鏈路來傳送所述差 分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號；C、在核心路由器處利用電吸收調制器擦除上述差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制 信號的標記信息，并在擦除舊標記后的光載波的振幅上加載新的標記，形成新的差分八相 移鍵控/幅移鍵控正交調制信號；D、利用傳輸鏈路將加載了新標記信息的正交調制信號傳送至目的節點；E、通過耦合器將接收到的加載了新標記信息的正交調制信號分為功率相等的兩路，分 別送入差分八相移鍵控信號解調器與幅移鍵控信號解調器，解調出載荷與標記信息。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A所述將載荷和標記信息分別加載到 光載波的相位與振幅上，形成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號的方法包括通過現場可編程門陣列(FPGA)芯片將所述載荷串并轉換為三路并行信號，并進行差 分預編碼，將編碼后的三路信號分別送入到三個相位調制器的電信號輸入端口，使所述三 路信號加載到光載波的相位上，生成差分八相移鍵控信號；將標記信息送入單臂馬赫則德 爾調制器的電輸入端口，將上述差分八相移鍵控信號送入單臂馬赫則德爾調制器的光輸入 端口，通過幅移鍵控調制方式將標記信息加載到光載波的振幅上，產生差分八相移鍵控/ 幅移鍵控正交調制信號。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C所述在核心路由器處利用電吸收調 制器擦除上述差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號的標記信息，并在擦除舊標記后的 光載波的振幅上加載新的標記的方法包括Cl、舊標記的擦除通過耦合器將上述正交調制信號分為功率相等的兩路，上支路信號 通過幅移鍵控信號解調器解調出原標記信息，利用反相器對原標記信息做邏輯非運算，并 加載至電吸收調制器的電輸入端口，下支路信號通過延時器后，利用摻鉺光纖放大器對信 號進行放大，將放大后的信號加載至電吸收調制器的光輸入端口，完成舊標記的擦除；C2、新標記的插入通過光帶通濾波器濾除在擦除舊標記時產生的啁啾，利用摻鉺光纖 放大器對濾波后的信號進行放大，并加載至電吸收調制器的光輸入端口，電輸入端口加載 新標記信息，通過幅移鍵控調制方式將新標記加載到擦除舊標記后的光載波的振幅上，完 成新標記的插入，形成新的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟E所述，通過耦合器將接收到的加載 了新標記信息的正交調制信號分為功率相等的兩路，分別送入差分八相移鍵控信號解調器 與幅移鍵控信號解調器，解調出載荷與標記信息的方法包括E1、將步驟E中所述功率相等的兩路信號中的一路信號送入差分八相移鍵控信號解調 器并解調出載荷，其具體步驟包括E11、通過一個耦合器將所述功率相等的兩路信號中的一路再次分為功率相等的兩路 信號，這兩路信號依次通過耦合器、馬赫則德爾干涉儀，將光載波所攜帶的相位差信息轉化 為八路攜帶了振幅信息的光信號，并通過光電檢測器將這八路光信號轉化為電信號；E12、對經過同一個馬赫則德爾干涉儀，并轉化為電信號的兩路信號做減法判決，上支 路判決得到的兩路信號即為步驟A所述三路并行信號中的兩路，下支路判決得到的兩路信 號再經過邏輯異或運算便可得到步驟A所述三路并行信號中的另外一路，通過FPGA芯片對 所產生的三路并行信號做并串轉換，轉換后的串行信號即為原載荷信息；E2、將步驟E中所述功率相等的兩路信號中的令一路信號送入幅移鍵控信號解調器并 解調出標記信息，其具體步驟包括E21、正交信號首先經過光帶通濾波器，濾除在信道中引入的噪聲，再經過光電檢測器 將差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光信號中的振幅信息轉化為電信號；E22、通過前置放大器將電信號放大，利用低通濾波器將放大后的電信號進行濾波整 形，解調出標記信息。
5.一種基于電吸收調制器的差分八相移鍵控/幅移鍵控正交光標記擦除和插入的裝 置，其特征在于，所述裝置包括發送裝置、鏈路裝置、標記擦除與插入裝置及接收裝置；所述發送裝置包括差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號生成模塊；所述差分八相 移鍵控/幅移鍵控正交調制信號生成模塊，用于將載荷信息通過差分八相移鍵控調制方式 加載到光載波的相位上，將標記信息通過幅移鍵控調制方式加載到所述光載波的振幅上， 從而生成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號；所述鏈路裝置包括單模光纖、色散補償光纖和摻鉺光纖放大器，用于傳輸所述差分八 相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號，并補償在傳輸過程中引起的功率損耗及色散；所述標記擦除與插入裝置包括舊標記的擦除模塊與新標記的插入模塊；所述舊標記的 擦除模塊用于擦除發送裝置發送過來的正交標記信號中的標記信息，使正交調制信號去正 交化，變為只攜帶載荷信息的光載波信號；所述新標記的插入模塊用于將新標記信息加載 到去正交化后只攜帶載荷信息的光載波的振幅上，形成新的差分八相移鍵控/幅移鍵控正 交調制信號；所述接收裝置包括差分八相移鍵控信號解調模塊和幅移鍵控信號解調模塊；所述差分 八相移鍵控信號解調模塊用于將插入了新標記信息的正交調制信號中的差分八相移鍵控 信號解調出來并還原為原光分組數據中的載荷；所述幅移鍵控信號解調模塊用于將插入了 新標記信息的正交調制信號中的幅移鍵控信號解調出來并還原為新插入的標記信息。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，上述發送裝置中，所述差分八相移鍵控/ 幅移鍵控正交調制信號生成模塊包括激光器，產生穩定的光載波，并通過光纖送至相移為η的相位調制器的光信號輸入端Π ；FPGA高速電信號處理器，通過FPGA對所述光分組數據中的載荷進行串并轉換，將一路 速率為τ的串行信號轉換為三路速率為τ/3的并行信號，并按照差分八相移鍵控的差分 編碼規則對這三路信號做差分預編碼；三個相位調制器，其相移依次為η、η/2、π/4，將所述經過差分預編碼后的三路并行 信號分別送入三個相位調制器，加載至光載波的相位上，生成差分八相移鍵控信號；單臂馬赫則德爾調制器，將所述標記信息加載至單臂馬赫則德爾調制器的電輸入端 口，將所述加載了差分八相移鍵控信號的光載波送入單臂馬赫則德爾調制器的光輸入端 口，通過幅移鍵控調制方式將標記信息加載到光載波的振幅上，生成差分八相移鍵控/幅移鍵控正交調制信號。
7.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，上述標記擦除與插入裝置中，所述舊標記 的擦除模塊包括耦合器，用于將正交調制信號按功率平均分為兩路； ASK信號解調器，用于解調正交調制信號中的幅移鍵控信號； 反相器，用于將解調出來的幅移鍵控信號按邏輯取反； 延時器，用于正交調制信號的延遲；摻鉺光纖放大器，對延時后的正交調制信號的功率進行放大； 電吸收調制器，將邏輯取反后的幅移鍵控信號加載到電吸收調制器的電輸入端口，光 輸入端口輸入正交調制信號，從而擦除正交調制信號的振幅信息，使光載波上只攜帶載荷 fn息ο
8.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，上述標記擦除與插入裝置中，所述新標記 的插入模塊包括光帶通濾波器，用于濾除在擦除舊標記時產生的啁啾； 摻鉺光纖放大器，對擦除舊標記后的光波信號的功率進行放大； 電吸收調制器，通過幅移鍵控調制方式將新標記信息加載到擦除了標記后的光載波信 號振幅上，生成新的正交調制信號。
9.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，上述接收裝置中，所述差分八相移鍵控信 號解調模塊包括三個耦合器，用于將正交調制信號按功率平均分為兩路；四個馬赫則德爾干涉儀，其相移依次為3 π /8、- π /8、π /8,-3 π /8，其時移均為3/ τ， τ為光分組數據的比特速率，馬赫則德爾干涉儀用于將差分八相移鍵控信號所攜帶的相位 信息轉換為振幅信息；四個光電檢測器，用于將光信號轉換為電信號；四個減法判決器，用于比較兩路電信號的振幅大小，如果上支路電信號的振幅大于下 支路，則判決器輸出‘1’，否則輸出‘0’，通過FPGA高速電信號處理器來實現此減法判決器 功能；邏輯異或器，用于將下支路經減法判決器輸出的兩路信號做邏輯異或運算； FPGA高速電信號處理器，用于將經減法判決器輸出的上支路兩路信號與下支路一路信 號做并串轉換，將三路速率為τ/3的并行信號轉換為一路速率為τ的串行信號，完成差分 八相移鍵控信號的解調并還原出原光分組數據中的載荷。
10.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，上述接收裝置中，所述幅移鍵控信號解 調模塊包括光帶通濾波器，濾除正交調制信號在信道中引入的噪聲； 光電檢測器，將正交調制信號中的振幅信息轉化為電信號；電信號放大器，用于將小信號放大；低通濾波器，對電信號進行濾波整形，解調出新插 入的標記信息。
全文摘要
本發明涉及一種基于電吸收調制器的D8PSK/ASK正交光標記擦除和插入的方法與裝置。通過耦合器將正交光標記信息分為功率相等的兩路，上支路信號通過幅移鍵控信號解調器將正交調制信號中的振幅信息解調出來，然后通過反相器將解調出來的振幅信息邏輯取反并加載到電吸收調制器的電輸入端口，下支路信號經過延遲及放大后加載到電吸收調制器的光輸入端口，這樣就可以擦除掉光載波信號上的振幅信息；擦除掉舊標記信息后的光載波經過光帶通濾波器濾除啁啾，再通過摻鉺光纖放大器進行功率放大后，加載到電吸收調制器的光輸入端口，通過幅移鍵控調制方式將新標記信息加載到光載波的振幅上，從而完成新標記的插入。電吸收調制器擦除和插入標記時對載荷沒有負面影響，又具有啁啾可控性、低驅動電壓、低偏振敏感性、體積小和價格低，這使得整個網絡系統的結構簡單，成本低，對實現全光標記交換技術的發展有促進作用。
文檔編號H04L27/34GK102035603SQ20101059373
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者劉博 , 劉皎, 原全新, 尹霄麗, 張麗佳, 張星, 張曉磊, 張琦, 忻向軍, 王擁軍, 趙同剛, 饒嵐, 馬建新 申請人:北京郵電大學