專利名稱:以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及以太網(wǎng)并行傳輸領(lǐng)域,尤其涉及一種以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端。
背景技術(shù):
近年來,網(wǎng)絡(luò)視屏、衛(wèi)星圖像傳送、端到端及交互式網(wǎng)絡(luò)電視方面的發(fā)展正在不斷推動(dòng)以太網(wǎng)向100G技術(shù)演進(jìn)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與電子商務(wù)的不斷發(fā)展,以及用戶數(shù)量的不斷增加,企業(yè)和用戶對(duì)數(shù)據(jù)傳輸和接入帶寬的需求也越來越大。自從1990年以來,因特網(wǎng)的流量以每12個(gè)月提升1倍的幅度快速增長(zhǎng),而且這個(gè)趨勢(shì)目前并沒有減緩的跡象?,F(xiàn)有的IOG以太網(wǎng)技術(shù)已不足以滿足當(dāng)前和未來的需求。因此,更高速的100G以太網(wǎng)技術(shù)的研究勢(shì)在必行。當(dāng)然,100G以太網(wǎng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)也給當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)界提出了很大的挑戰(zhàn),這需要充分考慮傳輸系統(tǒng)的復(fù)雜度、成本及硬件可實(shí)現(xiàn)性等多方面的問題。100G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)建議的并行傳輸方式包括10X 10(ib/S并行傳輸和4X25(ib/S并行傳輸,傳輸距離為2千米至40千米。10X10(ib/S傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)是所需器件速率低,系統(tǒng)色散容納大;缺點(diǎn)是通道數(shù)多, 收發(fā)模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不利于管理維護(hù)。IOX 10(ib/S傳輸方式主要用于短距離的100G局域網(wǎng)中。相對(duì)而言,4X25(ib/S傳輸方式在通道數(shù)和信道速率上取得最佳折中,少的通道數(shù)簡(jiǎn)化了光收發(fā)結(jié)構(gòu)且利于管理,而不太高的信道速率又降低了器件制作工藝難度和成本。目前,100Gb/s城域網(wǎng)長(zhǎng)距離傳輸?shù)闹饕獙?shí)現(xiàn)方式是采用非歸零碼型(NRZ)調(diào)制的4X25(ib/S波分復(fù)用傳輸技術(shù),即在國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織(ITU-T)所定義的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖ITU-T G. 652上,通過波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)4個(gè)光波長(zhǎng)通道、每通道帶寬 25Gbps的100G以太網(wǎng)并行傳輸,實(shí)現(xiàn)100G以太網(wǎng)的城域網(wǎng)傳輸。在1310nm波段實(shí)現(xiàn)該傳輸?shù)闹饕魬?zhàn)是光纖損耗,因而需要光放大才能支持40千米傳輸;在1550nm波段實(shí)現(xiàn)該傳輸?shù)闹饕魬?zhàn)是光纖色散,如果使用普通的非歸零碼型(NRZ)調(diào)制,25(ib/S光信號(hào)的色散限制距離約20千米,需要采用色散補(bǔ)償才能支持40千米的傳輸,因而導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜、成本增加、適應(yīng)性差。因此,實(shí)現(xiàn)4X25(ib/S 100G以太網(wǎng)的無光放大、無色散補(bǔ)償?shù)?0千米傳輸是目前100G以太城域網(wǎng)所面臨的主要問題。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)于2010年6 月22日頒布的關(guān)于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的802. 3 標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)于100G以太網(wǎng)的40千米無色散補(bǔ)償傳輸方案。該方案在標(biāo)準(zhǔn)單模光纖ITU-T G. 652上,采用NRZ碼型調(diào)制的波分復(fù)用技術(shù),同時(shí)在通道間隔為800GHz的4個(gè)波長(zhǎng)通道上傳送。單路通道速率25(ibpS,4路光信號(hào)中心波長(zhǎng)分別為1295. 56nm、1300. 05nm、1304. 58nm禾口 1309. 14nm。該技術(shù)方案的特點(diǎn)在于利用1310nm波段色散小的優(yōu)點(diǎn),提高被傳送光信號(hào)的色散容限以保證40千米的無色散補(bǔ)償傳輸。但是,由于光纖在1310nm波段的損耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在1550nm波段上的損耗, 因而在IEEE802. 3ba標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定對(duì)于傳輸距離在30千米至40千米的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,需要事先對(duì)此類網(wǎng)絡(luò)路徑進(jìn)行特定的功率規(guī)劃和設(shè)計(jì)。而為了要彌補(bǔ)光信號(hào)在1310nm波段上的損耗,實(shí)際系統(tǒng)中需要使用高發(fā)射功率的激光器、高靈敏度的接收機(jī)和半導(dǎo)體光放大器 (Semiconductor Optical Amplifier, S0A),因而導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜、成本增加。該解決方案雖能克服光纖色散問題,但同時(shí)對(duì)激光器和接收機(jī),以及網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的選取和設(shè)計(jì)都提出了更高的要求。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷,本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端。本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無色散補(bǔ)償?shù)?、無光放大的、可支持40千米傳輸距離的100G以太網(wǎng)物理層傳輸。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種發(fā)射端,包括多個(gè)信源和一個(gè)波分復(fù)用器,還包括多個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī),所述多個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)的數(shù)量與所述多個(gè)信源的數(shù)量相同,一個(gè)信源與一個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)相連,所述多個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)都與所述波分復(fù)用器相連,每個(gè)所述光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)包括一個(gè)激光器,至少一個(gè)二進(jìn)制預(yù)編碼器,至少一個(gè)寬帶驅(qū)動(dòng)器,至少一個(gè)低通濾波器和一個(gè)馬赫-曾德光調(diào)制器,所述激光器與所述馬赫-曾德光調(diào)制器相連,一個(gè)所述二進(jìn)制預(yù)編碼器、一個(gè)所述寬帶驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)所述低通濾波器順次相連,所述低通濾波器都與所述馬赫-曾德光調(diào)制器相連。進(jìn)一步地,其中所述光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)和所述信源的數(shù)量為4個(gè),所述發(fā)射端具有4個(gè)光波長(zhǎng)通道,每個(gè)所述光波長(zhǎng)通道的帶寬為25(ibpS,所述發(fā)射端的工作波段為 1550nm,所述4個(gè)光波長(zhǎng)通道的間隔為IOOGHz。進(jìn)一步地,其中每個(gè)所述光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)具有兩個(gè)二進(jìn)制預(yù)編碼器,兩個(gè)寬帶驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)低通濾波器;第一二進(jìn)制預(yù)編碼器、第一寬帶驅(qū)動(dòng)器、第一低通濾波器順次相連;第二二進(jìn)制預(yù)編碼器、第二寬帶驅(qū)動(dòng)器、第二低通濾波器順次相連;所述第一低通濾波器、所述第二低通濾波器都與所述馬赫-曾德光調(diào)制器相連,所述馬赫-曾德光調(diào)制器為雙驅(qū)動(dòng)馬赫-曾德光調(diào)制器。進(jìn)一步地,其中每個(gè)所述光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)具有一個(gè)二進(jìn)制預(yù)編碼器,一個(gè)寬帶驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)低通濾波器;所述二進(jìn)制預(yù)編碼器、所述寬帶驅(qū)動(dòng)器、所述低通濾波器順次相連;所述低通濾波器與所述馬赫-曾德光調(diào)制器相連,所述馬赫-曾德光調(diào)制器為單驅(qū)動(dòng)馬赫-曾德光調(diào)制器。 進(jìn)一步地,其中所述二進(jìn)制預(yù)編碼器包括一個(gè)非門,一個(gè)與門和一個(gè)T觸發(fā)器,所述信源的數(shù)據(jù)流先經(jīng)所述非門取反之后,再通過所述與門和輸入所述與門的同頻時(shí)鐘相與,然后經(jīng)由所述T觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)觸發(fā)后,輸出被雙二進(jìn)制預(yù)編碼的數(shù)據(jù)。進(jìn)一步地,其中所述低通濾波器為8GHz的3階貝塞爾低通濾波器;所述寬帶驅(qū)動(dòng)器所驅(qū)動(dòng)的帶寬為25GHz,最大輸出功率峰峰值為8V。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一目的,本發(fā)明提供了一種以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng),包括單模光纖和接收端,還包括如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的發(fā)射端。進(jìn)一步地,其中所述單模光纖為G. 652單模光纖,傳輸距離小于或等于40千米。進(jìn)一步地,其中所述接收端包括一個(gè)波分解復(fù)用器、多個(gè)光接收機(jī)和多個(gè)信宿,所述光接收機(jī)和所述信宿的數(shù)量與所述發(fā)射端中的信源和光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)的數(shù)量相同。進(jìn)一步地,其中所述光接收機(jī)包括用于將光能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電檢測(cè)器和用于時(shí)鐘提取和數(shù)據(jù)恢復(fù)的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊。本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端的技術(shù)效果如下本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端包括了光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī),光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)采用光雙二進(jìn)制編碼調(diào)制方式來提高系統(tǒng)的色散容納能力,以實(shí)現(xiàn)40千米的無色散補(bǔ)償傳輸。進(jìn)一步地,本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端采用雙二進(jìn)制預(yù)編碼, 進(jìn)一步降低了對(duì)高速光電子器件的帶寬需求,降低了實(shí)現(xiàn)成本。本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端的工作波段為1550nm,利用光纖在 1550nm波段上的低光損特性,避免了系統(tǒng)對(duì)光放大的需求。因此,本發(fā)明在提高系統(tǒng)性能的同時(shí)又降低了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本,更好地滿足了以太網(wǎng)的需求。本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端采用了雙驅(qū)動(dòng)馬赫-曾德光調(diào)制器。由于雙二進(jìn)制編碼調(diào)制深度較深,而目前市場(chǎng)上光調(diào)制器的半波電壓參數(shù)又普遍較大, 因而本系統(tǒng)采用差分信號(hào)輸入,通過雙驅(qū)動(dòng)光調(diào)制方式克服上述不足,以保證調(diào)制信號(hào)的傳輸質(zhì)量。光雙二進(jìn)制編碼屬于相關(guān)編碼技術(shù),2路25(ib/S數(shù)據(jù)流經(jīng)雙二進(jìn)制預(yù)編碼器進(jìn)行預(yù)編碼,和經(jīng)寬帶驅(qū)動(dòng)器、低通濾波器進(jìn)行相關(guān)編碼之后,送入雙驅(qū)動(dòng)馬赫-曾德光調(diào)制器。本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端利用10(ib/s雙驅(qū)動(dòng)馬赫-曾德光調(diào)制器本身的帶限特性進(jìn)行再一次成型濾波。本發(fā)明只需IOG帶寬的光調(diào)制器,實(shí)現(xiàn)成本低,性價(jià)比高。另外,光雙二進(jìn)制編碼能使調(diào)制譜寬得到有效壓縮,而且不包含光載波分量。因此,本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端獲得了比普通的NRZ編碼更大的色散容限。本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端通過改變編碼方式直接解決了 1550nm波段,100(ib/S,40千米的無色散補(bǔ)償無光放大傳輸問題。另外,本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端充分利用了雙二進(jìn)制編碼光相位的相關(guān)性,壓縮了信源數(shù)據(jù)的頻譜寬度,有效提高了 100G系統(tǒng)對(duì)G. 652單模光纖的色散容納能力,在進(jìn)一步降低系統(tǒng)對(duì)于光調(diào)制器的帶寬要求的同時(shí)避免了在接收端引入前置放大,不但縮減了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本,更有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于通信波段、光放大器和傳輸路徑設(shè)計(jì)的局限,更有效地滿足了 100G城域網(wǎng)發(fā)展的實(shí)際需求。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明,以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的雙二進(jìn)制預(yù)編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的光接收機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的雙二進(jìn)制預(yù)編碼的時(shí)序圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例的雙二進(jìn)制相關(guān)編碼的時(shí)序圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例的IOOGHz間隔的波分復(fù)用傳輸光譜圖。圖為本發(fā)明實(shí)施例的通道1的實(shí)施效果圖。圖8b為本發(fā)明實(shí)施例的通道2的實(shí)施效果圖。圖8c為本發(fā)明實(shí)施例的通道3的實(shí)施效果圖。圖8d為本發(fā)明實(shí)施例的通道4的實(shí)施效果圖。圖9為本發(fā)明實(shí)施例的四通道功率代價(jià)分析圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端主要應(yīng)用于以以太網(wǎng)技術(shù)為核心的典型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),包括面向終端用戶的寬帶接入網(wǎng)、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng);面向企業(yè)和數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部網(wǎng);面向高性能計(jì)算的教育科研網(wǎng)以及城域網(wǎng)。圖1為本發(fā)明實(shí)施例的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)包括發(fā)射端,單模光纖和接收端。如圖1和圖2所示,發(fā)射端包括四個(gè)信源,分別為第一信源1、第二信源2、第三信源3、第四信源4 ;四個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī),分別為第一光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)5、第二光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)6、第三光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)7、第四光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)8 ;和一個(gè)波分復(fù)用器9。對(duì)應(yīng)地,接收端包括四個(gè)光接收機(jī),分別為第一光接收機(jī)12、第二光接收機(jī)13、第三光接收機(jī)14、第四光接收機(jī)15 ;四個(gè)信宿,分別為第一信宿16、第二信宿17、第三信宿 18、第四信宿19 ;和一個(gè)波分解復(fù)用器11。單模光纖10,可以采用目前市場(chǎng)應(yīng)用最普及的G. 652單模光纖,本發(fā)明的傳輸鏈路的距離范圍涉及40千米及以下。當(dāng)然,本發(fā)明并不限于G. 652單模光纖,還可以采用其他類型的單模光纖。以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)通過波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)四個(gè)光波長(zhǎng)通道、每通道帶寬 25Gbps的100G以太網(wǎng)的并行傳輸。當(dāng)然,本發(fā)明并不限于此,本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)可以采用大于4個(gè)或小于4個(gè)的通道,以實(shí)現(xiàn)大于100G或小于100G的以太網(wǎng)的并行傳輸。發(fā)射端的四個(gè)信源(1、2、3、4)由物理媒體附屬子層(Physical Medium Attachment,PMA)產(chǎn)生,由網(wǎng)絡(luò)上層接口提供四路25(ib/S的數(shù)據(jù)流。四個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)(5、6、7、8)分別實(shí)現(xiàn)四路25(ib/S的數(shù)據(jù)流的光雙二進(jìn)制調(diào)制發(fā)射功能,四路發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)相同。四路數(shù)據(jù)流經(jīng)四個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)分別調(diào)制發(fā)射之后,再由波分復(fù)用器合成一路100(ib/S光信號(hào)送入網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路(也即單模光纖)。波分復(fù)用器9采用波導(dǎo)光柵陣列 (arrayed waveguide grating, AffG)。每路光源都使用了分布式反饋激光器(Distributed Feedback Laser, DFB), 光源的中心波段分別位于:1554. 94nm、1555. 75nm、1556. 55nm禾口 1557. 36nm,信道間隔為 IOOGHz0網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路選用G. 652單模光纖,傳輸范圍涉及40千米及以下。請(qǐng)參閱圖1和圖4,接收端的波分解復(fù)用器11也采用波導(dǎo)光柵陣列。四個(gè)光接收機(jī) (12U3U4U5)均包括集成前置放大的寬帶光電檢測(cè)器32和時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊(⑶R)34。 四個(gè)信宿(16、17、18、19)隸屬上層物理媒體附屬子層,四路25(ib/S數(shù)據(jù)經(jīng)接收后交由上層處理。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)5的結(jié)構(gòu)示意圖。光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī) 5包括兩個(gè)雙二進(jìn)制預(yù)編碼器,分別為第一雙二進(jìn)制預(yù)編碼器21、第二雙二進(jìn)制預(yù)編碼器 24 ;兩個(gè)雙二進(jìn)制相關(guān)編碼單元(也即寬帶驅(qū)動(dòng)器和低通濾波器),分別為第一寬帶驅(qū)動(dòng)器 22和第一低通濾波器23、第二寬帶驅(qū)動(dòng)器25和第二低通濾波器沈;以及一個(gè)雙驅(qū)動(dòng)馬赫曾德光調(diào)制器28。雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)5通過雙二進(jìn)制預(yù)編碼器(21、24)、雙二進(jìn)制相關(guān)編碼單元和雙驅(qū)動(dòng)馬赫曾德光調(diào)制器觀三個(gè)單元級(jí)聯(lián)而成。雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)5的輸入信號(hào)為差分信號(hào), 信號(hào)20為25(ib/S同相信號(hào),信號(hào)30為25(ib/S反相信號(hào)。差分信號(hào)分別通過第一雙二進(jìn)制預(yù)編碼器21和第二雙二進(jìn)制預(yù)編碼器M后,再采用性能優(yōu)化的寬帶驅(qū)動(dòng)器級(jí)聯(lián)低通濾波器的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行相關(guān)編碼。寬帶驅(qū)動(dòng)器02、25)的帶寬為25GHz,最大輸出功率峰峰值為8V。低通濾波器(23、26)選用8GHz的3階貝塞爾低通濾波器。信號(hào)47和信號(hào)48分別經(jīng)第一低通濾波器23和第二低通濾波器沈輸出后,輸入雙驅(qū)動(dòng)馬赫曾德光調(diào)制器28。 10Gb/s雙驅(qū)動(dòng)馬赫曾德光調(diào)制器觀采用雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制方式,偏置在消光態(tài),調(diào)制深度為半波電壓。通過使用雙驅(qū)動(dòng)調(diào)制方式可以克服現(xiàn)有市場(chǎng)上的光調(diào)制器半波電壓偏大的不足,從而保證調(diào)制信號(hào)的傳輸質(zhì)量。另外,本發(fā)明只需IOG帶寬的光調(diào)制器,實(shí)現(xiàn)成本低,性價(jià)比尚ο光雙二進(jìn)制編碼屬于相關(guān)編碼技術(shù),在傳輸過程當(dāng)中引入了光相位的相關(guān)性,在接收端采用直接幅度檢測(cè)。光雙二進(jìn)制編碼采用3光強(qiáng)編碼0,+1和-1,其中+1和-1表示邏輯“1”;0表示邏輯“0”。每當(dāng)兩個(gè)邏輯“1”之間有奇數(shù)個(gè)邏輯“0”間隔的時(shí)候,光相位就會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)。光雙二進(jìn)制編碼能使調(diào)制譜寬得到有效壓縮,而且不包含光載波分量。本系統(tǒng)正是利用光雙二進(jìn)制編碼的此特性來獲得比普通的NRZ系統(tǒng)更大的色散容限。如圖3所示,第一雙二進(jìn)制預(yù)編碼器21包括非門38、與門39、T觸發(fā)器40。第一雙二進(jìn)制預(yù)編碼器21包括2個(gè)輸入端,1個(gè)輸出端。25(ib/S數(shù)據(jù)流41先經(jīng)非門38取反之后,通過與門39和輸入同頻時(shí)鐘44相與,相與的輸出信號(hào)46經(jīng)由T觸發(fā)器40翻轉(zhuǎn)觸發(fā)后,實(shí)現(xiàn)25(ib/S數(shù)據(jù)流的雙二進(jìn)制預(yù)編碼,輸出信號(hào)43。對(duì)于T觸發(fā)器40,當(dāng)輸入數(shù)據(jù)是高電平時(shí),計(jì)數(shù)器改變狀態(tài),進(jìn)行加1模2的運(yùn)算;當(dāng)數(shù)據(jù)是低電平時(shí),計(jì)數(shù)器保持不變。如圖4所示,為本發(fā)明實(shí)施例的第一光接收機(jī)13結(jié)構(gòu)圖。包括光電檢測(cè)器32和時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊34。前級(jí)波分解復(fù)用之后,分別對(duì)4個(gè)波長(zhǎng)的25(ib/S光信號(hào)進(jìn)行接收。 光接收機(jī)(12、13、14、1幻包括集成前置放大的光電檢測(cè)器32和時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊34。接收光信號(hào)31首先通過25GHz帶寬的光電檢測(cè)器32,轉(zhuǎn)換為差分電信號(hào)(其中同相數(shù)據(jù)33, 反相數(shù)據(jù)3 輸出,該差分電信號(hào)一并被送入時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊34進(jìn)行時(shí)鐘提取和數(shù)據(jù)恢復(fù),獲得25G數(shù)據(jù)36和同頻時(shí)鐘37,一并交由上層物理媒體附屬子層處理。如圖5所示,為本發(fā)明實(shí)施例的雙二進(jìn)制預(yù)編碼的時(shí)序圖。信源輸入信號(hào)41的示例數(shù)據(jù)碼流:1001101101110001 ;經(jīng)非門取反后輸出信號(hào)45 :0110010010001110 ;與同頻時(shí)鐘信號(hào)44相與(倍頻),相與的輸出信號(hào)46 :00101000001000001000000010101000 ;經(jīng)T觸發(fā)器觸發(fā)(分頻),輸出信號(hào)43 :1011100011110100o如圖6所示,為本發(fā)明實(shí)施例的雙二進(jìn)制相關(guān)編碼的時(shí)序圖。信源輸入信號(hào)41的示例數(shù)據(jù)碼流1001101101110001 ;經(jīng)圖5所示雙二進(jìn)制預(yù)編碼,輸出信號(hào)43 1011100011110100 ;經(jīng)相關(guān)編碼調(diào)制后轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào) 47 :100110(-1) (-1)0111000(-1);接收端幅度檢測(cè)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)33 :1001101101110001。該電信號(hào)33與信源輸入信號(hào)41的數(shù)
據(jù)碼流一致,即證明滿足編解碼邏輯關(guān)系。如圖7所示,為本發(fā)明實(shí)施例的IOOGHz間隔波分復(fù)用傳輸光譜圖。本發(fā)明采用波分復(fù)用技術(shù),分別將4個(gè)單波長(zhǎng)25(ib/S信號(hào)復(fù)用成1個(gè)100(ib/S多波長(zhǎng)光信號(hào),激光器中心波段分別位于1554. 94nm、1555. 75nm、1556. 55nm 和 1557. 36nm,信道間隔為 IOOGHz。如圖fe 8d所示,為本發(fā)明實(shí)施例的四通道實(shí)施效果圖。其中,圖8a為通道1實(shí)施效果圖,對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)巧54. Mnm ;圖8b為通道2實(shí)施效果圖,對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)1555. 75nm ;圖8c為通道3實(shí)施效果圖,對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)1556. 55nm ;圖8d為通道4實(shí)施效果圖,對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)1557. 36nm。圖中,X軸為光接收功率,線性刻度,單位是dBm ;Y軸為通信誤碼率,對(duì)數(shù)刻度。在各圖中,5條擬合直線分別表示出從背靠背到40千米的誤碼率傳輸特性。本系統(tǒng)在傳輸20 千米以內(nèi),誤碼特性較好,這一特點(diǎn)在各圖中都有所表現(xiàn)。傳輸20千米后系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)負(fù)的功率代價(jià),該特性得益于信號(hào)中的相關(guān)相位特性。而當(dāng)傳輸距離進(jìn)一步增加時(shí),誤碼性能變差,在40千米處,功率代價(jià)增大至3到5dB,但并未出現(xiàn)明顯的誤碼平臺(tái),因而可以依據(jù)現(xiàn)有誤碼率推算出10_12誤碼率的光接收功率,以此保證網(wǎng)絡(luò)通信的誤碼率要求。由此可以驗(yàn)證出本發(fā)明的系統(tǒng)及其發(fā)射端能滿足網(wǎng)絡(luò)通信的誤碼率要求。通過比較圖8a、圖Sb、圖Sc、 圖8d四個(gè)圖,通道1和通道4的整體性能會(huì)略好于通道2和通道3,此特點(diǎn)十分符合波分復(fù)用系統(tǒng)特性。如圖9所示,為本發(fā)明實(shí)施例的四通道功率代價(jià)分析圖。圖中,X軸為傳輸距離, 線性刻度,單位是千米;Y軸為傳輸功率代價(jià),線性刻度,單位是dB。圖中的四條折線分別描述了四路通道在不同傳輸距離下,維持1 X 10,誤碼率的系統(tǒng)功率代價(jià)參數(shù),具體如表1所不。表 權(quán)利要求
1.一種發(fā)射端,包括多個(gè)信源和一個(gè)波分復(fù)用器,其特征在于,還包括多個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī),所述多個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)的數(shù)量與所述多個(gè)信源的數(shù)量相同,一個(gè)信源與一個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)相連,所述多個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)都與所述波分復(fù)用器相連,每個(gè)所述光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)包括一個(gè)激光器,至少一個(gè)二進(jìn)制預(yù)編碼器,至少一個(gè)寬帶驅(qū)動(dòng)器,至少一個(gè)低通濾波器和一個(gè)馬赫-曾德光調(diào)制器,所述激光器與所述馬赫-曾德光調(diào)制器相連,一個(gè)所述二進(jìn)制預(yù)編碼器、一個(gè)所述寬帶驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)所述低通濾波器順次相連,所述低通濾波器都與所述馬赫-曾德光調(diào)制器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射端,其中所述光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)和所述信源的數(shù)量為4個(gè), 所述發(fā)射端具有4個(gè)光波長(zhǎng)通道,每個(gè)所述光波長(zhǎng)通道的帶寬為25(ibpS,所述發(fā)射端的工作波段為1550nm,所述4個(gè)光波長(zhǎng)通道的間隔為100GHz。
3.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)射端,其中每個(gè)所述光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)具有兩個(gè)二進(jìn)制預(yù)編碼器,兩個(gè)寬帶驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)低通濾波器;第一二進(jìn)制預(yù)編碼器、第一寬帶驅(qū)動(dòng)器、 第一低通濾波器順次相連;第二二進(jìn)制預(yù)編碼器、第二寬帶驅(qū)動(dòng)器、第二低通濾波器順次相連;所述第一低通濾波器、所述第二低通濾波器都與所述馬赫-曾德光調(diào)制器相連,所述馬赫-曾德光調(diào)制器為雙驅(qū)動(dòng)馬赫-曾德光調(diào)制器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)射端,其中每個(gè)所述光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)具有一個(gè)二進(jìn)制預(yù)編碼器,一個(gè)寬帶驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)低通濾波器;所述二進(jìn)制預(yù)編碼器、所述寬帶驅(qū)動(dòng)器、所述低通濾波器順次相連;所述低通濾波器與所述馬赫-曾德光調(diào)制器相連,所述馬赫-曾德光調(diào)制器為單驅(qū)動(dòng)馬赫-曾德光調(diào)制器。
5.如權(quán)利要求3所述的發(fā)射端,其中所述二進(jìn)制預(yù)編碼器包括一個(gè)非門,一個(gè)與門和一個(gè)T觸發(fā)器,所述信源的數(shù)據(jù)流先經(jīng)所述非門取反之后,再通過所述與門和輸入所述與門的同頻時(shí)鐘相與,然后經(jīng)由所述T觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)觸發(fā)后,輸出被雙二進(jìn)制預(yù)編碼的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求3所述的發(fā)射端,其中所述低通濾波器為8GHz的3階貝塞爾低通濾波器;所述寬帶驅(qū)動(dòng)器所驅(qū)動(dòng)的帶寬為25GHz,最大輸出功率峰峰值為8V。
7.一種以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng),包括單模光纖和接收端,其特征在于,還包括如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的發(fā)射端。
8.如權(quán)利要求7所述的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng),其中所述單模光纖為G.652單模光纖,傳輸距離小于或等于40千米。
9.如權(quán)利要求7或8所述的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng),其中所述接收端包括一個(gè)波分解復(fù)用器、多個(gè)光接收機(jī)和多個(gè)信宿,所述光接收機(jī)和所述信宿的數(shù)量與所述發(fā)射端中的信源和光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)的數(shù)量相同。
10.如權(quán)利要求9所述的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng),其中所述光接收機(jī)包括用于將光能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電檢測(cè)器和用于時(shí)鐘提取和數(shù)據(jù)恢復(fù)的時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)及其發(fā)射端,該發(fā)射端包括多個(gè)信源和一個(gè)波分復(fù)用器,還包括多個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī),多個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)的數(shù)量與多個(gè)信源的數(shù)量相同,一個(gè)信源與一個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)相連,多個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)都與波分復(fù)用器相連,每個(gè)光雙二進(jìn)制發(fā)射機(jī)包括一個(gè)激光器,至少一個(gè)二進(jìn)制預(yù)編碼器,至少一個(gè)寬帶驅(qū)動(dòng)器,至少一個(gè)低通濾波器和一個(gè)馬赫-曾德光調(diào)制器,激光器與馬赫-曾德光調(diào)制器相連,一個(gè)二進(jìn)制預(yù)編碼器、一個(gè)寬帶驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)低通濾波器順次相連。本發(fā)明的以太網(wǎng)波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無色散補(bǔ)償?shù)?、無光放大的、可支持40千米傳輸距離的100G以太網(wǎng)物理層傳輸。
文檔編號(hào)H04B10/155GK102355304SQ20111020413
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者義理林, 何浩, 孫東寧, 張達(dá)敏, 胡衛(wèi)生, 董毅 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)