СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ТОНАЛЬНОЙ МОДУЛЯЦИИ ПИЛОТ-СИГНАЛА ПОСРЕДСТВОМ СМЕЩЕНИЯ ДАННЫХ
SYSTEM AND METHOD FOR TONE MODULATION OF PILOT SIGNAL BY MEANS OF DATA OFFSET

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к области оптической связи и, в конкретных вариантах осуществления, к системе и способу для тональной модуляции пилот-сигнала посредством смещения данных.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В оптических системах, таких как системы плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (DWDM), низкочастотная модуляция в форме тональных модуляций пилот-сигнала может быть применена к каналу, чтобы переносить его длину волны и другую идентификационную информацию, что улучшает управление волоконно-оптической линией связи и упрощает мониторинг питания. Низкочастотные модуляции обычно добавляются внутренним образом через драйвер данных путем модуляции его управляющей амплитуды или внешним образом через переменные оптические аттенюаторы (VOA). Модуляции, добавленные с помощью драйверов данных, требуют дополнительного оборудования и, следовательно, затрат. Драйвер также требует управления обратной связью и калибровки, увеличивая сложность системы. Модуляции, добавленные через внешние VOA, также увеличивают стоимость и вызывают трудности для достижения модуляции более высокой частоты. Существует необходимость в эффективной схеме тональной модуляции пилот-сигнала, которая преодолевает такие проблемы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] В соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия, способ, реализуемый передатчиком для низкочастотной оптической модуляции, содержит этапы, на которых определяют период модуляции пилот-сигнала для отслеживания оптического канала. Затем вставляют последовательность битов смещения, периодически в соответствии с определенным периодом, во множество кадров, содержащих исходные биты данных. Амплитуды оптических сигналов, переносящих кадры, затем модулируются на более высокой частоте, чем тональная модуляция пилот-сигнала. Способ дополнительно содержит этапы, на которых передают, в оптоволокне, оптические сигналы, включающие в себя биты смещения в кадрах.
[0004] В соответствии с другим вариантом осуществления раскрытия, способ, реализуемый приемником для приема кадров, включающих в себя биты смещения для тональной модуляции пилот-сигнала, содержит этапы, на которых принимают множество кадров, перенесенных оптическими сигналами в оптоволокне. Каждый из оптических сигналов имеет соответствующую низкую частоту в соответствии с тональной модуляцией пилот-сигнала. Кадры включают в себя биты смещения, обеспечивающие тональную модуляцию пилот-сигнала. Способ дополнительно содержит этапы, на которых удаляют биты смещения из кадров и обнаруживают исходные биты данных в кадрах после удаления битов смещения.
[0005] В соответствии с другим вариантом осуществления раскрытия, передатчик для низкочастотной оптической модуляции включает в себя по меньшей мере один процессор и некратковременный компьютерно-читаемый носитель данных, хранящий программу для выполнения по меньшей мере одним процессором. Программа включает в себя инструкции для определения периода для тональной модуляции пилот-сигнала для отслеживания оптического канала. Программа включает в себя дополнительные инструкции для вставки последовательности битов смещения, периодически в соответствии с определенным периодом, во множество кадров, содержащих исходные биты данных. Программа дополнительно конфигурирует передатчик для модуляции амплитуд оптических сигналов, переносящих кадры на более высокой частоте, чем тональная модуляция пилот-сигнала, и затем передает в оптоволокне оптические сигналы, включающие в себя биты смещения в кадрах.
[0006] В соответствии с еще одним другим вариантом осуществления раскрытия, приемник для приема кадров, включающих в себя биты смещения для тональной модуляции пилот-сигнала, включает в себя по меньшей мере один процессор и некратковременный компьютерно-читаемый носитель данных, хранящий программу для выполнения по меньшей мере одним процессором. Программа включает в себя инструкции для приема множества кадров, перенесенных оптическими сигналами в оптоволокне, где каждый из оптических сигналов имеет соответствующую низкую частоту в соответствии с тональной модуляцией пилот-сигнала. Кадры также включают в себя биты смещения, обеспечивающие тональную модуляцию пилот-сигнала. Программа дополнительно конфигурирует приемник, чтобы он удалял биты смещения из кадров и обнаруживал исходные биты данных в кадрах после удаления битов смещения.
[0007] Вышеизложенное обозначило довольно широко отличительные признаки варианта осуществления настоящего изобретения, для того чтобы подробное описание изобретения, которое следует, могло быть лучше понято. Ниже будут описаны дополнительные отличительные признаки и преимущества вариантов осуществления, которые формируют предмет формулы настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что раскрытые концепция и конкретные варианты осуществления могут быть легко использованы в качестве основы для модификации или разработки других структур или процессов для выполнения идентичных целей настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники также должно быть понятно, что такие эквивалентные конструкции не выходят за пределы сущности и объема изобретения, которые изложены в прилагаемой формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0008] Для более полного понимания настоящего изобретения и его преимуществ, далее будет приведена ссылка на последующие описания, взятые в соединении с прилагаемыми чертежами, на которых:
[0009] Фигура 1 иллюстрирует пример системы оптической связи с мультиплексированием по длине волны (WDM);
[0010] Фигура 2 иллюстрирует вариант осуществления шаблонного дизайна для тональной модуляции пилот-сигнала посредством смещения данных;
[0011] Фигура 3 иллюстрирует вариант осуществления системы для тональной модуляции пилот-сигнала посредством смещения данных;
[0012] Фигура 4 иллюстрирует вариант осуществления определения последовательности битов смещения, соответствующих желаемой тональной модуляции пилот-сигнала.
[0013] Фигура 5 иллюстрирует вариант осуществления способа для тональной модуляции пилот-сигнала посредством смещения данных;
[0014] Фигура 6 иллюстрирует вариант осуществления способа для приема кадров, включающих в себя биты смещения для тональной модуляции пилот-сигнала;
[0015] Фигура 7 иллюстрирует другой вариант осуществления способа для обнаружения пилот-сигнала; и
[0016] Фигура 8 представляет собой схему системы обработки, которая может использоваться для реализации различных вариантов осуществления.
[0017] Соответствующие цифры и символы на различных фигурах обычно относятся к соответствующим частям, если не указано иное. Фигуры нарисованы для того, чтобы четко проиллюстрировать существенные аспекты вариантов осуществления, и не обязательно нарисованы в масштабе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0018] Изготовление и использование предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления изобретения подробно обсуждаются ниже. Следует иметь в виду, однако, что настоящее изобретение предоставляет множество применимых идей изобретения, которые могут быть воплощены в самых разнообразных конкретных контекстах. Конкретные обсужденные варианты осуществления являются лишь иллюстрацией конкретных способов изготовления и использования изобретения, и не ограничивают объем изобретения.
[0019] В материалах настоящей заявки предоставлены варианты осуществления для применения тональных модуляций пилот-сигнала к оптическим сигналам, таким как высокоскоростные сигналы передачи данных, через смещение данных. Тональные модуляции пилот-сигнала могут переносить информацию идентификации канала оптического сигнала и также могут собирать информацию канала по мере того, как сигнал распространяется вниз по волоконно-оптической линии связи. Схема тональной модуляции пилот-сигнала, раскрытая в материалах настоящей заявки имеет относительно низкую стоимость по сравнению с другими методиками. Она может потребовать нового дизайна чипа в качестве единовременной инвестиции. Поскольку модуляция осуществляется путем изменения данных, глубина модуляции является точной, и нет необходимости для калибровки/управления обратной связью, что может улучшить точность мониторинга питания и упростить реализацию.
[0020] Фигура 1 показывает пример системы 100 оптической связи WDM или плотной WDM (DWDM). Система 100 включает в себя конфигурируемые оптические мультиплексоры (ROADM) 110 добавления-удаления, соединенные друг с другом через волоконно-оптические линии связи 101. ROADM 110 соединены (например, через волокна) с передатчиками 102 (Tx) и приемниками 104 (Rx) оптических сигналов. ROADM 110 переключает трафик WDM на уровне длины волны. В частности, ROADM 110 содержит оптический мультиплексор добавления-удаления, который выполняет выборочное переключение длины волны. Это позволяет отдельным или нескольким длинам волн, переносящим каналы данных, быть добавленными и/или удаленными из транспортного волокна без необходимости для преобразования сигналов на всех каналах WDM в электронные сигналы и обратно снова в оптические сигналы.
[0021] Кроме того, детектор 120 пилот-сигнала (PT) может быть подключен в любом месте к волоконно-оптическим линиям связи 101, например, между мультиплексорами ROADM 110 или между Tx 102 и соответствующим Rx 104. Детектор 120 PT выполняет измерение мощности и/или идентификацию длины волны оптических сигналов, проходящих через волоконно-оптические линии связи 101 с использованием тональной модуляции пилот-сигнала. В одном из вариантов осуществления, детектор 120 PT может быть помещен в различные точки волоконно-оптических линий связи (например, между мультиплексорами ROADM 110) для обнаружения и обработки тональных модуляций пилот-сигнала, предоставленных в оптических сигналах через смещение данных. Смещение данных может быть добавлено блоком формирования кадров (не показан) перед модуляцией оптических сигналов оптическим модулятором передатчиков 102. Ниже описаны подробности применения и обнаружения этой тональной модуляции пилот-сигнала.
[0022] Фигура 2 иллюстрирует вариант осуществления дизайна 200 битового паттерна для тональной модуляции пилот-сигнала посредством смещения данных, который может использоваться в системе 100. Переданный поток данных (передатчиком 102) показан до и после применения тональной модуляции пилот-сигнала посредством смещения данных. До тональной модуляции пилот-сигнала поток данных включает в себя полезную нагрузку 220 и опционально заголовок (помеченный OH) 210, который предшествует полезной нагрузке 220. Поток данных, включая полезную нагрузку 220 и OH 210, модулируется (оптическим модулятором передатчика 102) при относительно высокой модуляции или скорости передачи информации в соответствии с системными требованиями WDM или DWDM. Поток данных может быть любым непрерывным потоком данных, например, включающим в себя кадры Оптической Транспортной Сети (OTN)/Транспортного Блока Оптического канала. Чтобы добавить тональную модуляцию пилот-сигнала в поток, биты смещения (например, последовательность битов 1/0) вставляются (например, блоком Tx формирования кадров) в поток с желаемыми периодическими интервалами, которые определяют тональную модуляцию пилот-сигнала. Частота модуляции определяется местоположением вставленных битов смещения 1/0. Глубина модуляции определяется соотношением вставленных 1s/0s и исходных данных (в полезной нагрузке 220/заголовке 220). Поскольку добавленные 1s/0s для тональной модуляции пилот-сигнала сокращают фактическую скорость передачи данных (скорость передачи полезной нагрузки), может использоваться повышение тактовой частоты для поддержания скорости передачи данных.
[0023] Фигура 3 иллюстрирует вариант осуществления системы 300 для тональной модуляции пилот-сигнала посредством смещения данных. Система 300 включает в себя блоки функций или модули в передатчике, например, в Tx 102, и соответствующие блоки функций/модули в приемнике, например, в Rx 104. Блоки функций/модули могут быть реализованы с использованием программных средств, аппаратных средств или обоих. Блоки функций/модули в передатчике включают в себя функцию 310 кадра OTN, функцию 320 обертывания PT OH и оптический модулятор 330. Функция 310 кадра OTN конфигурирует и генерирует кадр OTN в потоке, включая полезную нагрузку и заголовок. Функция 320 обертывания PT OH вставляет биты смещения (например, 1s/0s) для тональной модуляции пилот-сигнала, как описано выше, в поток. Кадр OTN (полезная нагрузка и заголовок) оборачивается битами смещения перед отправкой, чтобы управлять оптическим модулятором 330 для модуляции и отправки оптических сигналов в волоконно-оптических линиях связи. Биты смещения представляют служебные сигналы PT, вставленные в фиксированные местоположения внутри потока кадров OTN (внутри или между кадрами OTN) из функции 310 кадра OTN. Например, один бит PT вставляется после каждых 48 битов OTN, приводя примерно к 2% служебных сигналов PT. Оптический модулятор 330 затем модулирует оптическую амплитуду данных для передачи.
[0024] Блоки функций/модули в приемнике включают в себя функцию 340 выравнивания кадра, функцию 350 развертывания PT OH и функцию 360 обработки кадра OTN. Функция 340 выравнивания кадров выравнивает входящие кадры должным образом. Это состоит в том, что идентифицируют и отделяют каждый кадр в потоке. Кадры с PT OH, содержащие биты смещения, выравниваются первыми. Функция 350 развертывания PT OH затем удаляет служебные сигналы PT (биты смещения) из кадров. Местоположение и количество этих служебных сигналов PT может варьироваться в соответствии с реализацией. Оставшаяся полезная нагрузка/заголовок передается в функцию 360 обработки кадра OTN для обработки фактических данных. Функция 350 развертывания PT OH необходима в приемнике для того, чтобы приемник работал должным образом (удалял биты смещения). Однако
удаление битов смещения для определения тональной модуляции пилот-сигнала выполняется детектором PT, расположенным в любом подходящем месте в волоконно-оптических линиях связи (например, детектор 120 PT).
[0025] Фигура 4 иллюстрирует вариант осуществления схемы 400 для определения последовательности битов смещения, соответствующих желаемой тональной модуляции пилот-сигнала. Последовательность битов смещения включает в себя общее количество k битов смещения, где k представляет собой целое число. Кроме того, биты в последовательности разделяются интервалами из n бит, где n представляет собой целое число. Последовательность повторяется периодически в кадрах (как показано) с периодом, равным k×n. Чтобы сохранить ту же самую скорость передачи данных в потоке, как и перед вставкой битов смещения, скорость передачи информации увеличивается от исходной скорости передачи информации R до R×(n+1)/n. Частота модуляции составляет fk=R/(2kn). Например, при R=10.709ГГц, n=48, и fk=111.55/k МГц, скорость передачи информации увеличивается на 1/48 или 2.08%, и глубина модуляции составляет 1/48 или 2.08%. Для k в диапазоне от 100 до 200, fk колеблется от 1.1155 до 0.55776 МГц. Биты смещения используются в соответствии со схемой 400 для предоставления тональной модуляции пилот-сигнала для заданного канала. Подобным образом, одна или более дополнительная последовательность битов смещения может использоваться для предоставления одной или более дополнительных тональных модуляций пилот-сигнала для одного или более дополнительных каналов, соответственно.
[0026] Фигура 5 иллюстрирует вариант осуществления способа 500 для тональной модуляции пилот-сигнала посредством смещения данных. Способ 500 реализован на стороне передатчика. На этапе 510 определяют частоту/период для тональной модуляции пилот-сигнала для сигналов оптической связи WDM/DWDM (или других). На этапе 520 вставляют один или более битовых паттернов периодически в поток кадров OTN/OTU в соответствии с определенным частотным периодом для тональной модуляции пилот-сигнала. На этапе 530 модулируют и передают поток кадров OTN/OTU, включающие в себя битовые паттерны для тональной модуляции пилот-сигнала.
[0027] Фигура 6 показывает вариант осуществления способа 600 для приема кадров, включающих в себя биты смещения для тональной модуляции пилот-сигнала. Способ реализован на стороне приемника. На этапе 610 приемник принимает и выравнивает множество кадров, переносимых оптическими сигналами в оптоволокне. Каждый из оптических сигналов имеет соответствующую низкую частоту, использующую тональную модуляцию пилот-сигнала. В частности, кадры включают в себя биты смещения, обеспечивающие тональную модуляцию пилот-сигнала. На этапе 620 биты смещения удаляют из кадров. На этапе 630 обнаруживают исходные данные в кадрах после удаления битов смещения.
[0028] Фигура 7 иллюстрирует другой вариант осуществления способа 700 для обнаружения пилот-сигнала. Способ 700 реализуется детектором PT или подобным, например, где-либо в сети, чтобы обнаружить пилот-сигнал, введенный в канал с использованием способа 500. На этапе 710, детектор PT (например, включающий в себя фотодиод, схему электрического усилителя, аналого-цифровой преобразователь и устройство обработки данных) принимает и обнаруживает оптическую мощность оптического сигнала, соответствующего одному или более сигналам или каналам WDM/DWDM. Каждый канал имеет уникальную низкочастотную модуляцию в форме пилотного тонального сигнала. На этапе 720 применяют преобразование Фурье к обнаруженной оптической мощности сигнала, чтобы получить спектр сигнала. Существование определенной частоты и ее спектральной мощности указывает на существование канала WDM и его оптической мощности. Одна или более частот могут быть идентифицированы в принятом сигнале. Обнаружение PT не проверяет кадры данных.
[0029] Фигура 8 представляет собой структурную схему примерной системы 800 обработки, которая может использоваться для реализации различных вариантов осуществления. Система обработки является частью системы связи, такой как центральный офис или сетевой компонент или узел (например, маршрутизатор). Система 800 обработки может содержать блок 801 обработки, оборудованный одним или более устройствами ввода/вывода, такими как громкоговоритель, микрофон, мышь, сенсорный экран, вспомогательная клавиатура, клавиатура, принтер, дисплей и тому подобное. Блок 801 обработки может включать в себя центральный процессор 810 (CPU), память 820, запоминающее устройство 830 большой емкости, видеоадаптер 840, интерфейс 890 Ввода/Вывода (I/O), подключенный к шине. Шина может быть одного или более из любых типов нескольких шинных архитектур, включая шину памяти или контроллер памяти, периферийную шину, видеошину или тому подобное.
[0030] CPU 810 может содержать любой тип электронного устройства обработки данных. Память 820 может содержать любой тип системной памяти, такой как статическое оперативное запоминающее устройство (SRAM), динамическое оперативное запоминающее устройство (DRAM), синхронное DRAM (SDRAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), их комбинацию или тому подобное. В одном из вариантов осуществления память 820 может включать в себя ROM для использования при загрузке, и DRAM для хранения программы и данных для использования во время выполнения программ. Запоминающее устройство 830 большой емкости может содержать любой тип устройства хранения, выполненный с возможностью хранения данных, программ и другой информации, и возможностью делать данные, программы и другую информацию доступными через шину данных. Запоминающее устройство 830 большой емкости может содержать, например, один или более твердотельный накопитель, жесткий диск, накопитель на магнитных дисках, накопитель на оптических дисках или тому подобное.
[0031] Видеоадаптер 840 и интерфейс 890 I/O предоставляют интерфейсы для подключения внешних устройств ввода и вывода к блоку обработки. Как проиллюстрировано, примеры устройств ввода и вывода включают в себя дисплей 860, подключенный к видеоадаптеру 840, и любую комбинацию мыши/клавиатуры/принтера 870, подключенных к интерфейсу 890 I/O. К блоку 801 обработки могут подключаться другие устройства и могут использоваться дополнительные или меньшее количество интерфейсных карт. Например, карта последовательного интерфейса (не показана) может использоваться для предоставления последовательного интерфейса для принтера.
[0032] Блок 801 обработки также включает в себя один или более сетевых интерфейсов 850, которые могут содержать проводные связи, такие как кабель Ethernet или тому подобное, и/или беспроводные связи, чтобы получать доступ к узлам или одной или более сетям 880. Сетевой интерфейс 850 позволяет блоку 850 обработки обмениваться данными с удаленными блоками через сети 880. Например, сетевой интерфейс 850 может обеспечить беспроводную связь через один или более передатчиков/передающих антенн и один или более приемников/принимающих антенн. В одном из вариантов осуществления блок 801 обработки соединен с локальной сетью или глобальной сетью для обработки данных и связи с удаленными устройствами, такими как другие блоки обработки, Интернет, удаленные хранилища или тому подобное.
[0033] Несмотря на то, что было предоставлено несколько вариантов осуществления в настоящем раскрытии, должно быть понятно, что раскрытые системы и способы могли бы быть воплощены во многих других определенных формах, не выходя за пределы сущности или объема настоящего раскрытия. Настоящие примеры следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничительные, и намерение состоит в том, чтобы не ограничиваться деталями, указанными в настоящей заявке. Например, различные элементы или компоненты могут быть объединены или интегрированы в другую систему, или определенные отличительные признаки могут быть проигнорированы или не выполнены.
[0034] Кроме того, методики, системы, подсистемы и способы, описанные и проиллюстрированные в различных вариантах осуществления в качестве дискретных или отдельных, могут быть объединены или интегрированы с другими системами, модулями, методиками или способами, не выходя за пределы сущности и объема настоящего раскрытия. Другие элементы, показанные или обсужденные как соединенные или непосредственно связанные или обменивающиеся данными друг с другом, могут быть неявно соединены или обмениваться данными через некоторый интерфейс, устройство или промежуточный компонент либо электрически, механически либо другим способом. Другие примеры изменений, замен и альтернатив могут быть выяснены специалистом в данной области техники и могут быть сделаны без отступления от сущности и объема раскрытого в материалах настоящей заявки.