本發(fā)明總體上涉及相干光通信系統(tǒng)，更具體地涉及通過光超級信道傳輸數(shù)據(jù)。

背景技術(shù)：

相干光通信使得數(shù)據(jù)能夠以較高的數(shù)據(jù)速率通過長距離(通常>2,000km)光傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸。相干檢波器要求接收到的相位調(diào)制光信號被數(shù)字化以用于數(shù)字信號處理器(DSP)。對所接收到的信號進(jìn)行數(shù)字化需要高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC)。然而，在大于100Gbit/s的數(shù)據(jù)速率下針對單波長相干檢波，難以實現(xiàn)串行ADC采樣速率的增加。

超級信道是密集波分復(fù)用(DWDM)的演進(jìn)，其中，多個相干光載波以較高的數(shù)據(jù)速率在單個超級信道上組合，并在單個操作周期中投入使用。不是例如100Gbit/s的單波長信道，超級信道多波長信號，其中，每個波長都作為子信道以ADC組件所允許的最大數(shù)據(jù)速率進(jìn)行操作。

超級信道與常規(guī)波分復(fù)用(WDM)之間的一個顯著差異在于不同子信道的頻率之間的間隙的大小。超級信道可以減小子信道的波長之間的間隙的大小，但是統(tǒng)一地處理所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，即，在添加、丟棄和路由數(shù)據(jù)方面，每個超級信道都像單個寬信道一樣進(jìn)行處理?？梢允褂酶鞣N技術(shù)來將子信道間隙減小到MHz范圍。這些技術(shù)包括正交-頻帶-多路復(fù)用(OBM)、正交頻分復(fù)用(OFDM)、無防衛(wèi)間隔(NGI)-OFDM、奈奎斯特(Nyquist)WDM、以及多信道均衡(MCE)-WDM。

然而，不同子信道的頻率之間的間隙的小尺寸導(dǎo)致子信道中噪聲的非線性，即，每個子信道都接收不同的非線性引起的相位噪聲，該相位噪聲導(dǎo)致整個子信道中比特誤碼率(BER)的不統(tǒng)一性。該問題的一種解決方案是增加經(jīng)受較高噪聲的子信道上的傳輸功率。然而，一個信道的傳輸功率的增加也改變了其它信道的非線性引起的失真。因此，難以調(diào)整同一光纖中所有子信道的功率級來滿足BER要求。

因此，需要一種用于通過由單個光纖中的一組子信道形成的光超級信道傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，使得所有子信道上的傳輸都滿足BER要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

通常，通過超級信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在超級信道的所有子信道中被均等地分割。例如，為了通過具有四個子信道的超級信道以400千兆比特每秒(Gb/s)傳輸數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)分割成四個相等的100Gb/s的部分，并且每一個部分在一個子信道上傳輸。

本發(fā)明的一些實施方式是基于這樣的認(rèn)識，即通過超級信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以被不均等地分割成用于通過子信道傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)流。通常，通過整個超級信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的比特率和大小是固定的。然而，根據(jù)實施方式，僅針對子信道的編碼比特率是固定的，而未編碼的數(shù)據(jù)流的大小可以針對不同的子信道而改變，只要通過所有子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的總和等于通過超級信道傳輸?shù)墓潭〝?shù)據(jù)。

各個實施方式利用該認(rèn)識來在不同子信道之間自適應(yīng)地改變糾錯碼(ECC)的速率，以補(bǔ)償非線性噪聲。例如，在一些實施方式中，具有較高噪聲的子信道比具有較低噪聲的另一子信道傳輸少的數(shù)據(jù)和多的ECC。以這種方式，超級信道傳輸?shù)慕邮掌鹘邮胀ㄟ^較多噪聲的子信道傳輸?shù)妮^多冗余的數(shù)據(jù)，并且可以在ECC過程中使用該冗余。

附加地或另選地，一些實施方式允許在點對點鏈路中在若干非相鄰波長上進(jìn)行超級信道的傳輸，以提高在噪聲和失真功率譜不平坦的光信道上的性能。

在各個實施方式中，F(xiàn)EC速率在子信道之間變化，使得通過所有子信道的傳輸都滿足BER要求。在一些實施方式中，通過每個子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的總數(shù)是固定的，并且包括待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加上FEC的冗余數(shù)據(jù)。在另選實施方式中，通過每個子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是變化的。

因此，一個實施方式公開了一種通過光超級信道從發(fā)送器向接收器傳輸數(shù)據(jù)的方法。該方法包括如下步驟：將數(shù)據(jù)不均等地分割成用于通過超級信道的一組子信道傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)流，使得用于通過第一子信道傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流的大小不同于用于通過第二子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的第二數(shù)據(jù)流的大??；使用具有不同糾錯碼(ECC)速率的ECC來對數(shù)據(jù)的每個數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼，以產(chǎn)生一組編碼數(shù)據(jù)流，使得用于對所述第一數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼的第一ECC速率不同于用于對所述第二數(shù)據(jù)流進(jìn)行的第二ECC速率；以及通過所述超級信道的該一組子信道同時傳輸該一組編碼數(shù)據(jù)流。

另一實施方式公開了一種發(fā)送器，該發(fā)送器用于通過由不同波長的一組子信道形成的光超級信道向接收器發(fā)送數(shù)據(jù)，該發(fā)送器包括：數(shù)據(jù)解復(fù)用器，該數(shù)據(jù)解復(fù)用器用于將數(shù)據(jù)不均等地分割成用于通過超級信道的一組子信道傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)流，使得用于通過第一子信道傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流的大小不同于用于通過第二子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的第二數(shù)據(jù)流的大?。灰唤M前向糾錯(FEC)編碼器，該一組前向糾錯(FEC)編碼器用于使用具有不同糾錯碼(ECC)速率的ECC來對數(shù)據(jù)的每個數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼，以產(chǎn)生一組編碼數(shù)據(jù)流，使得用于對第一數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼的第一ECC速率不同于用于對第二數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼的第二ECC速率；以及復(fù)用器，該復(fù)用器用于對一組編碼數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)用以通過超級信道的一組子信道相干傳輸。

再一實施方式公開了一種用于通過由不同波長的一組子信道形成的光超級信道傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：發(fā)送器，該發(fā)送器用于將數(shù)據(jù)分割并編碼成具有不同的未編碼數(shù)據(jù)速率的一組數(shù)據(jù)流，并且通過一組子信道傳輸該組數(shù)據(jù)流；以及接收器，該接收器用于解碼并組合該一組數(shù)據(jù)流以恢復(fù)數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的用于通過光超級信道向接收器發(fā)送數(shù)據(jù)的超級信道發(fā)送器的框圖。

圖1B是可以由圖1A的超級信道發(fā)送器實現(xiàn)的用于傳輸數(shù)據(jù)的方法的流程圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的超級信道接收器的框圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的用于確定用于對不同數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼的ECC速率的框圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的BER值的非線性分布的示意圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的用于通過由不同波長的一組子信道形成的光超級信道傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的框圖。

具體實施方式

圖1A示出了用于通過由不同波長的一組子信道形成的光超級信道向接收器發(fā)送數(shù)據(jù)的超級信道發(fā)送器的框圖。圖1B示出了可以由圖1A的超級信道發(fā)送器實現(xiàn)的用于傳輸數(shù)據(jù)的方法的流程圖。

本發(fā)明的一些實施方式是基于這樣的認(rèn)識，即通過超級信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以被不均等地分割成用于通過子信道傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)流。通常，通過整個超級信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的比特率和大小是固定的。然而，根據(jù)實施方式，僅針對子信道的比特率是固定的，而針對不同子信道，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的大小可以變化，只要通過所有子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的總和等于通過超級信道傳輸?shù)墓潭〝?shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式，超級信道發(fā)送器將數(shù)據(jù)分割并編碼成具有不同的未編碼數(shù)據(jù)速率的一組數(shù)據(jù)流，并通過一組子信道將該一組數(shù)據(jù)流發(fā)送到接收器，該接收器解碼并組合該組數(shù)據(jù)流以恢復(fù)數(shù)據(jù)。

例如，超級信道發(fā)送器包括若干子信道發(fā)送器120、130、140、150，所述子信道發(fā)送器用于發(fā)送不同大小且采用不同的編碼方案的不同數(shù)據(jù)流，以實現(xiàn)具有每子信道相似編碼比特率和/或帶寬的每子信道相似的編碼性能。在通過光信道165傳輸之前，在光域中，使用波長復(fù)用器(WM)160，可能與其它獨立波長161一起，來復(fù)用針對不同子信道的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流。

例如，超級信道發(fā)送器包括數(shù)據(jù)解復(fù)用器(DDM)110，該數(shù)據(jù)解復(fù)用器(DDM)110用于從數(shù)據(jù)源101接收未編碼的數(shù)據(jù)102。DDM 110的示例是以固定速率接收數(shù)據(jù)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)解復(fù)用器，該固定速率例如416Gb/s。解復(fù)用器110將數(shù)據(jù)不均等地分割170成用于通過超級信道的一組子信道傳輸?shù)囊唤M數(shù)據(jù)流，使得用于通過第一子信道傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流173的大小不同于用于通過第二子信道傳輸?shù)牡诙?shù)據(jù)流175的大小。例如，數(shù)據(jù)解復(fù)用器產(chǎn)生具有不等比特率的多個二進(jìn)制數(shù)據(jù)流，比特率例如104Gb/s、104Gb/s、120Gb/s、88Gb/s。在一些實施方式中，每個數(shù)據(jù)流的大小是不同的。在另選實施方式中，一些數(shù)據(jù)流的大小可以是相等的。二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的數(shù)量對應(yīng)于發(fā)送器使用的波長子信道的數(shù)量，并且可以是大于一的任何數(shù)量。

該組數(shù)據(jù)流由一組前向糾錯(FEC)編碼器進(jìn)行編碼180，F(xiàn)EC編碼器例如編碼器121、131、141、151。該一組FEC編碼器利用具有不同糾錯碼(ECC)速率的ECC對該組數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼，以產(chǎn)生一組編碼數(shù)據(jù)流。例如，對每個數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼，使得針對第一數(shù)據(jù)流的第一FEC速率183不同于針對第二數(shù)據(jù)流的第二FEC速率185。在一些實施方式中，執(zhí)行編碼使得解碼后的性能在所有子信道上是相同的，而與針對各個子載波的不同的信道條件無關(guān)。例如，一個實施方式改變不同子信道和/或數(shù)據(jù)流之間的FEC碼率，使得針對每個子信道的比特誤碼率(BER)都小于閾值。

在編碼后，子載波可以具有不同或相同的數(shù)據(jù)速率，例如125Gb/s、125Gb/s、125Gb/s、125Gb/s，得到具有相等的帶寬和/或編碼數(shù)據(jù)速率、但是具有不同的未編碼數(shù)據(jù)速率的若干子載波，即，每子信道一個子載波。該編碼數(shù)據(jù)流然后在被發(fā)送到發(fā)送器光學(xué)器件123、133、143、153(例如，發(fā)送器光學(xué)子組件(TOSA)、調(diào)制器)以傳輸190之前，逐個子載波地被發(fā)送至電子和/或電預(yù)處理122、132、142、152。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的超級信道接收器的框圖。從光信道165接收到的信號201由波長解復(fù)用器(WDM)210解復(fù)用成若干波長子載波。這些波長子載波211中的一些可能與超級信道傳輸無關(guān)。超級信道的波長子載波中的每個(即，每個子信道一個波長子載波)然后被發(fā)送到相應(yīng)的子信道接收器220、230、240或250。子信道接收器可以包括：光學(xué)前端221、231、241、251，隨后是電子和電氣處理模塊222、232、242或252，以幫助恢復(fù)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流。然后，各個子載波然后被發(fā)送至一組解碼器223、233、243、253，該一組解碼器用于對各編碼數(shù)據(jù)流解碼，用以產(chǎn)生具有不同數(shù)據(jù)速率的解碼數(shù)據(jù)流。之后，通過數(shù)據(jù)解復(fù)用器(DM)260組合該解碼數(shù)據(jù)流，以再現(xiàn)270原始數(shù)據(jù)102。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的各個實施方式的用于確定用于對不同數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼的ECC速率的框圖。例如，一些實施方式確定320ECC速率325，使得通過超級信道的子信道的傳輸?shù)谋忍卣`碼率(BER)的值315小于閾值340。在一些實施方式中，針對每個子信道確定320ECC速率325，使得用于通過不同子信道傳輸解碼數(shù)據(jù)流的BER的值基本上相等。具體地，BER表示每個子信道的信噪質(zhì)量。一些實施方式增加了針對有噪聲子信道的ECC速率，以實現(xiàn)BER的期望值。另選實施方式控制ECC數(shù)據(jù)速率和功率，以實現(xiàn)光纖傳輸?shù)淖铋L距離，其中，針對每個子信道的BER不一定在所有子信道上均衡。以這種方式，ECC速率325的不同值被用于對數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼330。

例如，一些實施方式確定310用于通過一組子信道傳輸大小相同的數(shù)據(jù)包的BER的值315；并根據(jù)分布確定用于通過該一組子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的大小。不同的實施方式經(jīng)分析或基于在光超級信道的初始化期間所確定的初始BER測量結(jié)果來確定BER的值的分布。

圖4示出了用于通過一組子信道420傳輸大小相同的數(shù)據(jù)包的BER 410的值的非線性分布410的示意圖。一些實施方式是基于這樣的認(rèn)識，即BER的值的分布與非線性引起的失真有關(guān)，該非線性引起的失真(例如)由在子信道420上的干擾導(dǎo)致。例如，較靠近超級信道的頻帶中心的子信道421上的噪聲大于較靠近該頻帶邊界的子信道422上的噪聲。

一些實施方式根據(jù)分布410確定用于通過一組子信道傳輸?shù)奈淳幋a數(shù)據(jù)流440的大小和/或ECC 430的大小。例如，一個實施方式與所述分布成比例地確定通過一組子信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的大小，使得第一子信道的BER的第一值與第二子信道的BER的第二值之間的BER比等于第一數(shù)據(jù)流的大小與第二數(shù)據(jù)流的大小之間的數(shù)據(jù)比。使用該比例測試，基于數(shù)據(jù)的傳輸速率和子信道的數(shù)量可以確定每個子信道的精確ECC速率和/或未編碼數(shù)據(jù)流的大小。

圖5示出了用于通過由不同波長的一組子信道形成的光超級信道傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的框圖。該系統(tǒng)包括：發(fā)送器，該發(fā)送器用于將數(shù)據(jù)分割并編碼成具有不同的未編碼數(shù)據(jù)速率的一組數(shù)據(jù)流，并且通過一組子信道傳輸該一組數(shù)據(jù)流；以及接收器，該接收器用于根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式解碼并組合該組數(shù)據(jù)流，以恢復(fù)數(shù)據(jù)。

在該實施方式中，以固定速率將未編碼數(shù)據(jù)501傳輸?shù)綌?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解復(fù)用器(DDM)510，該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解復(fù)用器(DDM)510將數(shù)據(jù)分割成若干不等的數(shù)據(jù)流，其總數(shù)據(jù)速率等于輸入數(shù)據(jù)。使用具有可變編碼能力的一組子信道發(fā)送器521、522、523、524來產(chǎn)生子載波，然后由波長多路復(fù)用器(WM)530，可選地與其它不相關(guān)波長531一起，進(jìn)行多路復(fù)用。之后，通過光信道540傳輸光信號。

在接收器處，通過波長解復(fù)用器(WDM)550將光信號分割成其分量波長，分量波長可選地包括其它不相關(guān)波長551。各分量子載波被發(fā)送到包括可變碼率解碼器在內(nèi)的相應(yīng)接收器561、562、563、564。(具有不同的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)速率的)分量子載波的二進(jìn)制輸出被發(fā)送到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)復(fù)用器(DDM)570，從而以在提交數(shù)據(jù)501中使用的原始數(shù)據(jù)速率進(jìn)行重組590。

該實施方式還可以包括用于確定在光超級信道的初始化期間所確定的BER的值的要素。例如，在光信道540的初始化期間，每個子載波在收發(fā)器自舉之后執(zhí)行BER估計。例如，BER測量模塊581在L2/L3/L4初始化過程期間確定針對每個子信道的BER值。子信道速率控制器582接收這些BER測量結(jié)果，并確定針對每個子信道的ECC速率。該速率信息被發(fā)送到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解復(fù)用器510、子載波發(fā)送器521、522、523、524中的可變速率解碼器、子載波接收器561、562、563、564中的可變速率解碼器。在一些實施方式中，速率信息處于控制平面而非數(shù)據(jù)平面中，并通過在物理上與前向光信道540不同的反饋信道583分配。本發(fā)明的實施方式的一些控制器模塊使用處理器來實現(xiàn)。