用于光通信的吞吐量增加的系统技术方案

在一些示例中公开了光学设备、系统和机器可读介质，其使用以不同功率电平传输的不同光源通过具有相同波长的相同光通信路径(例如，相同光纤)发送和接收多个数据流，从而增加每条光通信路径的带宽。对应于每个流的每个光源以相同的频率并在相同的光通信路径上使用不同的功率电平进行传输。接收器通过将一个或多个检测模型应用于接收器处观察到的光子计数以确定每个流的可能的位分配，来区分每个流的数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光通信的吞吐量增加的系统

技术介绍

[0001]光通信(例如，光纤通信)在一端利用光源，该光源通过将数据流调制成光信号来传输一个或多个数据流。这些光信号通过诸如空气或具有内部反射表面的玻璃纤维(光纤)之类的介质到达接收器，该接收器采用光子检测模块来检测光信号。然后将检测到的光解调回一个或多个数据流。
[0002]为了有效地利用可用的光带宽，可以通过向每个通道分配不同的光波长来创建多个不同的通道。不同的数据流可以放置在每个通道上，并通过相同的介质同时传输到相同的接收器。这种做法通常称为波分复用(WDM)。一些WDM系统允许每根光纤多达80个这样的通道，并且每通道带宽可以为40Gbit/秒，以在单纤光纤上产生几乎3.1TB/秒的传输(不包括由于开销造成的损耗)。
[0003]作为这种大带宽的结果，光纤系统正变得越来越受通信网络提供商、云服务提供商和需要非常快速地传输大量数据的其他实体的欢迎。除了承载大量数据外，光纤还具有其他优势，例如：衰减比电缆小——这提供了针对更长距离的通信电缆而使用更少网络基础设施的好处；无电磁干扰；以及其他各种好处。
附图说明
[0004]在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以代表相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体示出了本文件中讨论的各种实施例。
[0005]图1图示了根据本公开的一些示例的简化的光通信系统的组件。
[0006]图2示出了根据本公开的一些示例的对应于三个不同功率电平的三个泊松概率分布的图，其以概率为y轴并且以光子计数为x轴来绘图。
[0007]图3图示了根据本公开的一些示例的由接收器执行的方法。
[0008]图4示出了根据本公开的一些示例的示例功率电平分配方案的示意图。
[0009]图5图示了根据本公开的一些示例的发射器实现功率电平分配方案的方法的流程图。
[0010]图6图示了根据本公开的一些示例的根据基于定时的功率电平分配方案来跟踪阶段的示例方法的流程图。
[0011]图7图示了根据本公开的一些示例的根据基于位计数的功率电平分配方案来跟踪阶段的示例方法。
[0012]图8图示了根据本公开的一些示例的根据基于QoS的功率电平分配方案来跟踪阶段的示例方法。
[0013]图9图示了根据本公开的一些示例的训练检测模型的方法的流程图。
[0014]图10图示了根据本公开的一些示例的执行训练步骤和确定模型的方法的流程图。
[0015]图11图示了示出图10的方法的更具体实施方式的方法的流程图。
[0016]图12图示了根据本公开的一些示例的用于增加光纤带宽的系统的示意图。
[0017]图13示出了根据本公开的一些示例的接收器的示意图。
[0018]图14示出了根据本公开的一些示例的示例机器学习组件。
[0019]图15图示了根据本公开的一些示例的以光学方式接收数据的方法的流程图。
[0020]图16图示了根据本公开的一些示例的用于在接收器处接收光信号的方法的流程图。
[0021]图17图示了根据本公开的一些示例的用于通过光通信路径同时传输多个数据流的方法的流程图。
[0022]图18是示出可以在其上实施一个或多个实施例的机器的示例的框图。
具体实施方式
[0023]图1图示了根据本公开的一些示例的以光纤系统100的形式的简化的光通信系统的组件。数据流105可以包括由处理电路110处理的由更高网络层产生的二进制数据。处理电路110可以以一种或多种方式处理数据流105的数据以准备其用于传输。由处理电路110执行的示例处理操作包括应用一个或多个纠错码、压缩算法、加密算法等。由处理电路110变换的数据随后作为控制信号被传递到光源115。光源115通过根据调制方案依据输入数据选择性地开启和关闭光源来调制数据。例如，在简单的调制方案中，每个位可以在预定的时间段(例如，时隙)期间传输。在特定时隙期间，如果来自输入数据的当前位是
‘1’
，则在该时隙期间可以开启光源，并且如果来自输入数据的当前位是
‘0’
，则在该时隙期间可以关闭光源。可以使用其他更复杂的调制方案，例如幅度、相位或偏振调制。在一些示例中，可以在正弦波上调制光。
[0024]由光源产生的光然后行进通过光通信路径到达接收器。光通信路径是光源从发射光源到接收传感器所采取的路径。该路径可以通过一种或多种介质，例如单纤光纤(single fiber optic fiber)、空气等。在图1的示例中，光通信路径行进穿过单纤光纤120。在介质是空气的示例中，光通信路径可以是发射光源与接收器处的传感器的对准。
[0025]接收器包括光电检测器125和处理电路130。光电检测器125收集在检测时间段内检测到的光子数量的计数，该检测时间段对应于数据流105的单个位被传输的时间量。基于光子计数，光电检测器产生数据流，然后将该数据流输入到处理电路130，处理电路130应用与由处理电路110应用的操作相反的操作以产生数据流135。目标是在使数据流135与数据流105匹配的同时，将数据流105尽可能快地传输到接收器。
[0026]如前所述，当使用WDM时，当每个传输使用不同的光波长时，每个通信路径(例如，每个光纤)可以支持多个光流的同时传输。尽管光通信的带宽已经很高，但随着数据需求的增长，更多的容量是必要的。例如，更高质量的视频流式传输的激增；所连接传感器和可控设备(例如物联网设备)的普及；以及不断增长的世界人口需要增加带宽和连通性。一旦已超过在使用现有技术(如WDM)的系统中运行的光纤带宽，增加带宽就需要安装额外的光纤，这可能很难和/或安装成本高昂。
[0027]虽然WDM增加了介质的带宽，但正如将要阐明的那样，它没有利用介质中可用的整个带宽。扩展系统带宽的另一种解决方案可以是利用多个功率电平以幅度调制(AM)的形式表示不同的位。例如，
‘
10
’
可以通过用第一功率电平(第一幅度)调制正弦波来表示，并且
‘
01
’
可以通过用第二功率电平(第二幅度)调制正弦波来表示，并且
‘
11
’
可以通过用第三功
率电平(第三幅值)调制正弦波来表示。虽然增加了特定光源可以传输的位数，但AM有许多缺点。首先，AM不允许具有两个不同光源的两个不同发射器以相同波长并通过与接收器相同的通信路径(例如光纤)同时传输。因此，这不会增加可能占用特定通信路径(例如，光纤)的设备的数量。其次，AM不允许非正弦波形。最后，使用AM，接收器必须提前知道每个位级别的确切功率电平。
[0028]其他类似于幅度调制的方案包括具有连续干扰消除的数字域功率分复用DDPDM。DDPDM在编码和调制后线性组合基带信号(每个信号中有位流)以形成一个新信号，其中使用单个光源传输该新信号。接收器通过使用连续干扰消除算法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用光传输数据的系统，所述系统包括：第一光源，其被配置为：通过第一光通信路径以第一功率电平并且以第一波长向接收器传输第一数据流；以及第二光源，其被配置为：与由所述第一光源传输所述第一数据流同时地，通过所述第一光通信路径以不同于所述第一功率电平的第二功率电平并且以所述第一波长向所述接收器传输第二数据流。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一光通信路径是单纤光纤。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一光源和所述第二光源在都被激活时至少部分地彼此干涉。4.如权利要求1所述的系统，还包括：接收器，其被配置为：接收所述第一数据流和所述第二数据流，并且利用多个检测模型来恢复所述第一数据流和所述第二数据流。5.如权利要求4所述的系统，其中，所述第一光源和所述第二光源在都被激活时至少有时在所述第一光通信路径上彼此干涉，并且其中，所述多个检测模型被配置为考虑到所述干涉，并且其中，所述接收器被配置为尽管存在所述干涉仍恢复所述第一数据流和所述第二数据流。6.如权利要求4所述的系统，其中，所述接收器被配置为：通过将接收到的光子的光子计数输入到所述多个检测模型，来恢复所述第一数据流和所述第二数据流。7.如权利要求6所述的系统，其中，所述多个检测模型中的至少一个是泊松概率分布。8.如权利要求6所述的系统，其中，所述多个检测模型中的至少一个是监督学习神经网络模型。9.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：