光学通信系统中的子载波分集技术方案

本文公开了一种通过光学网络将数据流从第一位置传输到第二位置的方法，以及对应的性能监视单元、发送装置和接收装置。该方法包括以下步骤：沿工作路径从所述第一位置向所述第二位置传输所述数据流，其中所述数据流以超级信道的形式传输，所述超级信道包括预定义的预留波长范围内的n个波长；基于在所述第二位置处接收的超级信道信号，监视传输的性能；并且在观测到性能下降到低于预定性能阈值的情况下，通过以下操作来解除超级信道的来自所述数据流的一部分的负担，同时维持所述超级信道的预留波长范围：重定向数据流的所述部分，以沿着连接所述第一位置和所述第二位置的至少一个恢复路径进行传输，所述至少一个恢复路径与所述工作路径不同，以及在小于n的多个波长上传输超级信道内的所述数据流的剩余部分，和/或对于所述超级信道中的至少一些波长以降低的传输速率传输所述数据流的剩余部分。

Subcarrier diversity in optical communication systems

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学通信系统中的子载波分集
本专利技术属于光学通信系统的领域。具体地，本专利技术涉及一种使用超级信道通过光学网络发送数据流的方法，以及相关的性能监视单元、发送装置和接收装置。
技术介绍
光学网络中的数据的传输不可避免地受到可能影响光学网络节点之间的数据的正确传输的故障的影响。这种故障可能例如是由于传输光纤损伤(例如由于光纤老化或劣化)、非线性光纤效应、光学装备损伤(诸如，滤波器漂移、光学组件老化或由于极化相关效应导致的中断)。进一步的故障源可以是由于外部因素的影响(诸如，天气条件、地震运动等)、光纤维修或光学网络中的其他类型的维护工作、或疏忽的人工操作。为了应对这些类型的故障，在光学网络管理领域中使用重新路由策略和机制，以确保即使在发生这样的故障时，也能进行正确或至少可接受的数据传输。通常在服务级别协议中定义要考虑可接受的传输质量的级别，该服务级别协议规定了要向特定客户保证的最小吞吐量、传输速率或传输质量。当发生故障时，通常通过对在光学网络中在受故障影响的各节点之间传输的所有业务进行重新路由，来确保遵守服务级别协议。即使检测到导致光学网络的两个节点之间的传输性能的劣化的故障而不是检测到完全中断，受影响的数据也将被重新路由以通过所述两个节点之间的替代光学路径传输。然而，专门用作备用的光学路径(在本领域中也称为保护路径)通常具有比在正常工作条件下使用的工作路径更差的光学特性。因此，在特定故障情形下可用的替代光学路径可能无法允许发送受故障影响的所有数据，从而导致违反服务级别协议。此外，由于缺乏可用的链路资源以及为每个连接关联备用链路的操作成本，因此在大多数情况下通过预留专用恢复路径来为任意路径提供“保护”(在本领域中也称为“1+1保护”)是不可行的。为了代替“保护”，在大多数应用中，会尝试在观测到工作路径的不足或故障时，动态地找到“恢复路径”。然而，找到合适的恢复路径将花费一些时间(在本领域中也称为“随时间切换”)，并且大量的业务将被延迟或甚至丢失直到找到并建立恢复路径为止。此外，在许多情况下，经恢复的路径将具有与工作路径完全不同的条件，并且可能结果是经恢复的路径不允许弥补先前工作路径的完全业务。最后，在一些情况下，可能结果是没有找到合适的恢复部件，因此可能需要进一步干预以降低吞吐量。进一步地，除了最低水平的传输安全性和传输质量之外，市场越来越多地要求更高的传输速率，以满足光学通信系统中更多传输容量的需求。提高光谱效率的一种方法是基于所谓的“超级信道”。在超级信道中，具有光谱分离波长的多个子信道或“载波”以固定的带宽打包(packed)，并在网络中被视为单个信道。这意味着构成超级信道的载波不需要在穿过网络时通过滤波器等单独引导，因此与单独切换的普通波分复用(WDM)信道相比，超级信道的各个信道能够更密集地间隔开，因此与普通WDM信道相比，每带宽能够传输更多信息。这在图1中示意性地示出，示出了具有由波长λ1至λ4表示的四个子信道或载波的超级信道。超级信道由具有宽度L的特定预留波长范围定义。如图1所示，预留波长范围在最短波长λ1的左侧和最长波长λ4的右侧提供一些余量，这在本领域中也称为保护带。保护带是必要的，以尽可能地防止λ1和λ4处的最外侧载波(即所谓的“边缘载波”)受到路上通过的滤波器的影响，这些滤波器在实践中并非完全陡峭且不能完美调谐。然而，由于所有四个载波λ1至λ4作为同一超级信道的一部分通过网络路由，因此各个载波之间不需要保护带，使得各个载波可以如图1所示紧密间隔开。在传输的质量和安全性以及传输速率方面的高要求的组合需要关于光学业务的管理和保护的新解决方案。波分复用(WDM)代表通过在不同波长或频率的单个光纤上同时经由若干调制光波传输数据来增加光学通信系统的容量。由于波长不同，光波在传输后可以分离。在光学通信中，在诸如光纤的光学波导内传播的电磁波通常以它们的波长为特征，或者更确切地说，以它们在真空下具有的波长为特征。传输介质中的实际波长通常小约1.5倍。与此相对，电磁波以它们在无线电通信中的频率为特征。令人惊讶的是，不同光波的分离几乎仅以频率指示。通常但不总是，两个相邻信道之间的间隔在频率方面是恒定的。然而，由于术语频率和术语波长彼此紧密相关，因此可以在以下考虑中可交换地使用它们。事实上，频率f和波长λ的乘积是恒定的，并且等于真空中的光速co。因此，波长间隔|Δλ|通过下式被链接到对应的频率间隔|Δf|：因此，频域中的恒定间隔将导致波长域中的轻微变化的间隔。然而，当考虑到目前主要用于数据通信的所谓传统频带(C频带)时，变化达到约2％，并且在以下附图中将不可见。
技术实现思路
本专利技术的根本问题是优化通过光学网络从第一位置到第二位置的数据流的传输，其中所述数据流以超级信道的形式传输。该问题通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求15所述的性能监视单元、根据权利要求23所述的发送装置、以及根据权利要求31所述的接收装置来解决。本专利技术的优选实施例在从属权利要求中限定。本专利技术涉及一种通过光学网络将数据流从第一位置传输到第二位置的方法。该方法包括沿着在所述光学网络中建立的工作路径将所述数据流从所述第一位置传输到所述第二位置的步骤，其中所述数据流以包括预定义的预留波长范围内的n个波长的超级信道的形式传输。这里，“数据流”指的是可以以光学信号编码的任何类型的信息业务。特别地，本专利技术意义上的“数据流”不应被理解为限于具体条数的信息，而是限于每单位时间连续传输的数据量或信息量。术语“连续”不排除数据流以脉冲串(burst)传输。“光学网络”在本文中是指通过光学链路互连的多个光学节点。信息可以以光学信号的形式在终端节点之间传输，所述光学信号沿着经由任意数量的中间节点和每对节点之间的链路连接所述终端节点的路径传播。上面提到的第一和第二位置可以对应于设置在所述光学网络的光学节点处的、任何种类的光学网络的元件。“超级信道”在本文中是指构成多波长信号的信道或载波的束，其被光学网络如单个信道一样地服务和处理。“工作路径”在本文中是指将第一位置和第二位置彼此连接的光学路径。工作路径是在光学网络的正常工作条件下数据流沿其传输的光学路径。该方法还包括基于在所述第二位置处接收的超级信道信号来监视传输的性能的步骤，并且在观测到性能下降到低于预定性能阈值的情况下，通过以下操作解除超级信道的来自所述数据流的一部分的负担，同时维持所述超级信道的预留波长范围：重定向数据流的所述部分，以沿着连接所述第一位置和所述第二位置的恢复路径进行传输，所述恢复路径与所述工作路径不同；以及在小于n的多个波长上传输超级信道内的所述数据流的剩余部分，和/或对于所述超级信道中的至少一些波长以降低的传输速率传输所述数据流的剩余部分。换句话说，根据本专利技术，如果观测到沿着工作路径传输的超级信道的性能不足，则不是放弃该工作路径以支持替代路径，而是将超级信道“解除负担(unburden)”至某种程度，从而改善传输性能。优选地，工作路径和替代路径跨越地理上分离的路线。在此，超级信道的解除负担包括将数据流的一部分重定向为要沿着恢复路径传输，该恢复路径是除了工作路径之外的、将第一和第二位置彼此连接的替代光学路径。数据流的剩余部分仍然沿着原始超级信道内的工作路径传输，但由于沿着工作路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过光学网络将数据流从第一位置传输到第二位置的方法，包括以下步骤：·沿着在所述光学网络中建立的工作路径(16)将所述数据流从所述第一位置传输到所述第二位置，其中所述数据流以超级信道的形式传输，所述超级信道包括预定义的预留波长范围内的n个波长，·基于在所述第二位置处接收的超级信道信号，监视传输的性能，以及在观测到性能下降到低于预定性能阈值的情况下，通过以下操作来解除超级信道的来自所述数据流的一部分的负担，同时维持所述超级信道的预留波长范围：‑重定向数据流的所述部分，以沿着连接所述第一位置和所述第二位置的至少一个恢复路径(18)进行传输，所述至少一个恢复路径与所述工作路径不同，以及‑在小于n的多个波长上传输超级信道内的所述数据流的剩余部分，和/或对于所述超级信道中的至少一些波长以降低的传输速率传输所述数据流的剩余部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.20 EP 16205423.31.一种通过光学网络将数据流从第一位置传输到第二位置的方法，包括以下步骤：·沿着在所述光学网络中建立的工作路径(16)将所述数据流从所述第一位置传输到所述第二位置，其中所述数据流以超级信道的形式传输，所述超级信道包括预定义的预留波长范围内的n个波长，·基于在所述第二位置处接收的超级信道信号，监视传输的性能，以及在观测到性能下降到低于预定性能阈值的情况下，通过以下操作来解除超级信道的来自所述数据流的一部分的负担，同时维持所述超级信道的预留波长范围：-重定向数据流的所述部分，以沿着连接所述第一位置和所述第二位置的至少一个恢复路径(18)进行传输，所述至少一个恢复路径与所述工作路径不同，以及-在小于n的多个波长上传输超级信道内的所述数据流的剩余部分，和/或对于所述超级信道中的至少一些波长以降低的传输速率传输所述数据流的剩余部分。2.如权利要求1所述的方法，其中，选择重定向的数据流的所述部分，使得超级信道内的所述数据流的剩余部分的传输的性能超过所述预定性能阈值。3.如权利要求1或2所述的方法，还包括步骤：另外监视经由所述至少一个恢复路径(18)的、数据流的重定向部分的传输的性能，并基于两个监视的性能，动态地调整重定向的数据流和数据流的剩余部分的份额。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以与工作路径的传输速率相比降低的每波长传输速率沿着所述至少一个恢复路径(18)传输数据流的所述重定向部分。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在原始n个波长的子集上传输工作路径(16)上的超级信道内的数据流的剩余部分，其中在所述子集中，-缺少原始n个波长当中的最大者和最小者中的一个或两个，和/或-缺少在原始n个波长的集合中相互不相邻的波长。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，数据流的所述重定向部分也以超级信道的形式沿着所述至少一个恢复路径(18)传输。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过分析一个或多个性能指标来监视所述性能，其中所述性能指标优选地包括以下的一个或多个：高错误率贡献者(HERC)、信噪比(SNR)、功率谱密度(PSD)、前置前向纠错(FEC)比特误码率、后置FEC比特误码率、校正符号率、峰均比、以及误差矢量幅度(EVM)。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据服务级别协议选择所述预定性能阈值。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述数据流是服务级别协议下的预定义的数据业务量。10.如前述权利要求之一所述的方法，其中，通过使用波长选择开关(40)，来执行所述数据流的所述部分的所述重定向。11.如前述权利要求之一所述的方法，其中，借助于循环滤波器(14，24)结合对传输的波长的适当控制，来执行所述数据流的所述部分的所述重定向。12.如前述权利要求之一所述的方法，还包括以下步骤：缓冲数据流的所述重定向部分和数据流的所述剩余部分之一，以便补偿所述工作路径(16)与所述重定向路径(18)的光学路程长度之差。13.如前述权利要求之一所述的方法，其中，降低对于所述超级信道中的给定波长的传输速率的步骤包括：改变对应的光学信号的调制格式和/或符号速率。14.如前述权利要求之一所述的方法，还包括以下步骤：响应于所监视的性能被观测到接近所述预定性能阈值，建立所述至少一个恢复路径(18)。15.一种性能监视单元(42)，用于监视和控制通过光学网络从第一位置到第二位置的超级信道形式的数据流的传输，其中超级信道包括预定义的预留波长范围内的n个波长，并且其中性能监视单元被配置用于：基于在所述第二位置接收的超级信道信号，监视沿着在所述光学网络中建立的工作路径(16)从所述第一位置到所述第二位置的数据流的传输的性能；以及在观测到性能下降到低于预定性能阈值的情况下，通过控制所述光学网络内的组件执行以下操作，解除超级信道的来自所述数据流的一部分的负担，同时维持所述超级信道的预留波长范围：-重定向数据流的所述部分，以沿着连接所述第一位置和所述第二位置的至少一个恢复路径(18)进行传输，所述至少一个恢复路径与所述工作路径不同，以及-在小于n的多个波长上传输超级信道内的所述数据流的剩余部分，和/或对于所述超级信道中的至少一些波长以降低的传输速率传输所述数据流的剩余部分。16.如权利要求15所述的性能监视单元(42)，还被配置用于控制所述光学网络内的组件以用于对重定向的数据流的所述部分进行重定向，使得超级信道内的所述数据流的剩余部分的传输的性能超过所述预定阈值。17.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼斯·拉菲克，卢兹·拉普，
申请(专利权)人：骁阳网络有限公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡,LU