针对光学通信中的吞吐量增加的接收机训练制造技术

在一些示例中公开了使用以不同功率水平发送的不同光源以相同波长跨相同光学通信路径(例如，相同纤维光线光纤)发送和接收多个数据流的光学设备、系统和机器可读介质——由此增加每个光学通信路径的带宽。对应于每个流的每个光源以相同的频率并在相同的光学通信路径上使用不同的功率水平进行传输。接收机通过将一个或多个检测模型应用于在接收机处观察到的光子计数来区分用于每个流的数据，以确定针对每个流的可能的位指派。针对每个流的可能的位指派。针对每个流的可能的位指派。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对光学通信中的吞吐量增加的接收机训练

技术介绍

[0001]光学通信(例如，光纤通信)利用一端处的光源，该光源通过将数据流调制到光信号中来发送一个或多个数据流。这些光信号通过介质(例如，空气或具有内部反射表面的玻璃纤维(纤维光纤))到达接收机，该接收机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]为了高效地利用可用光带宽，可以通过向每个信道指派不同的光波长来创建多个不同的信道。不同的数据流可以被放置在每个信道上，并通过相同的介质同时发送到相同的接收机。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个这样的信道，并且每信道带宽可以为40Gbit/秒，以在单根光纤上产生几乎为3.1兆兆位(terabits)/秒的传输(不包括由于开销造成的损失)。
[0003]作为这种大带宽的结果，光纤系统越来越受到通信网络提供商、云服务提供商和需要非常快速地传送大量数据的其他实体的欢迎。除了携带大量数据之外，光纤还具有其他优势，例如：比电力电缆更小的衰减——这提供了针对较长的通信电缆利用较少网络基础设施的益处；没有电磁干涉；以及各种其他益处。
附图说明
[0004]在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记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同的附图标记可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式总体上示出了本文档中讨论的各种实施例。
[0005]图1示出了根据本公开的一些示例的简化的光学通信系统的组件。
[0006]图2示出了根据本公开的一些示例的对应于三个不同的功率水平的三个泊松(Poisson)概率分布的曲线图，其中以概率作为y轴以及光子计数作为x轴来用曲线图表示。
[0007]图3示出了根据本公开的一些示例的由接收机执行的方法。
[0008]图4示出了根据本公开的一些示例的示例功率水平指派方案的示意图。
[0009]图5示出了根据本公开的一些示例的发射机实现功率水平指派方案的方法的流程图。
[0010]图6示出了根据本公开的一些示例的根据基于时序的功率水平指派方案来跟踪阶段的示例方法的流程图。
[0011]图7示出了根据本公开的一些示例的根据基于位计数的功率水平指派方案来跟踪阶段的示例方法。
[0012]图8示出了根据本公开的一些示例的根据基于QoS的功率水平指派方案来跟踪阶段的示例方法。
[0013]图9示出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示出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示出了说明图10的方法的更具体的实现方式的方法的流程图。
[0016]图12示出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机的示意图。
[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示出了根据本公开的一些示例的光学地接收数据的方法的流程图。
[0020]图16示出了根据本公开的一些示例的用于在接收机处接收光学信号的方法的流程图。
[0021]图17示出了根据本公开的一些示例的用于通过光学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现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示出了根据本公开的一些示例的以光纤系统100的形式的简化的光学通信系统的组件。数据流105可以包括由较高网络层产生的二进制数据，该二进制数据由处理电路110处理。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、加密算法和/或其他操作。由处理电路110变换的数据然后作为控制信号传递到光源115。光源115根据调制方案通过根据输入数据选择性地打开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)期间被发送。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打开光源，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。可以利用其他更复杂的调制方案，例如，幅度调制、相位调制或偏振调制。在一些示例中，光可以被调制到正弦波上。
[0024]然后，由光源产生的光行进通过光学通信路径到接收机。光学通信路径是由光源采用的从发送光源到接收传感器的路径。该路径可以通过一种或多种介质(例如，单根纤维光纤、空气等)。在图1的示例中，光学通信路径行进穿过单根纤维光纤120。在其中介质是空气的示例中，光学通信路径可以是发送光源和接收机处的传感器的对齐。
[0025]接收机包括光电检测器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的数量的计数，该检测时间段对应于发送数据流105的单个位的时间量。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，该处理电路130应用与处理电路110应用的操作相反的操作以产生数据流135。目标是尽可能快地将数据流105发送到接收机，同时使数据流135与数据流105匹配。
[0026]如先前所提到的，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，每根光纤)可以支持多个光流的同时传输。尽管光学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，更高质量的视频流的激增；连接的传感器和可控设备(例如，物联网设备)的普及；以及不断增长的世界人口要求增加的带宽和连通性。一旦在利用现有技术(例如，WDM)的系统中运行的光纤的带宽已经被超过，增加带宽就要求安装附加的光纤，这可能难以安装和/或安装昂贵。
[0027]虽然WDM增加了介质的带宽(如将要明确的)，但WDM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水平从而以幅度调制(AM)的形式表示不同的位。例如，可以通过利用第一功率水平(第一幅度)调制正弦波来表示“10”，并且可以通过利用第二功率水平(第二幅度)调制正弦波来表示“01”，并且可以通过利用第三功
率水平(第三幅值)调制正弦波来表示“11”。虽然增加了特定光源可以发送的位数，但AM有许多缺点。第一，AM不允许具有两个不同光源的两个不同发射机以相同波长并通过与接收机相同的通信路径(例如，光纤)同时发送。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。第二，AM不允许非正弦波形。最后，使用AM，接收机必须提前知道针对每个位级的确切功率水平。
[0028]类似于幅度调制的其他方案包括具有连续干涉消除的数字域功率分复用DDPDM。DDPDM在编码和调制之后线性地组合基带信号(每个信号中具有位流)以形成新信号，使用单个光源发送该新信号。接收机通过使用连续干涉消除算法，以功率水平的递减次序对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于通过光学通信路径接收数据的方法，所述方法包括：计算在第一时间段期间观察到的光子的第一光子计数，在所述第一时间段时，第一光源通过光学通信路径在第一波长上以第一功率水平发送，并且第二光源不通过光纤发送；根据所述第一光子计数来确定第一检测模型，所述第一检测模型产生对给定光子计数是否指示所述第一光源以所述第一功率水平被激活并且所述第二光源未被激活的推断；计算在第二时间段期间观察到的光子的第二光子计数，在所述第二时间段时，所述第二光源通过所述光纤在所述第一波长上以第二功率水平发送，并且所述第一光源不通过所述光纤发送；根据所述第二光子计数来确定第二检测模型，所述第二检测模型产生对给定光子计数是否指示所述第二光源以第二功率水平被激活并且所述第一光源未被激活的推断；计算在第三时间段期间观察到的光子的第三光子计数，在所述第三时间段时，所述第一光源通过所述光纤在所述第一波长上以所述第一功率水平发送，并且所述第二光源通过所述光纤在所述第一波长上以所述第二功率水平发送；根据所述第三光子计数来确定第三检测模型，所述第三检测模型产生对给定光子计数是否指示所述第一光源以所述第一功率水平被激活并且所述第二光源以第二功率水平被激活的推断；在第四时间段期间通过所述光纤在所述第一波长处接收传输；确定所述传输的光子计数；使用所述第一检测模型来确定所述传输是由所述第一光源以所述第一功率水平而引起的第一推断，使用所述第二检测模型来确定所述传输是由所述第二光源以所述第二功率水平而引起的第二推断，以及使用所述第三检测模型来确定所述传输是由所述第一光源和所述第二光源一起引起的第三推断；以及基于所述第一推断、第二推断和第三推断，将位值指派给对应于所述第一光源的第一数据流和对应于所述第二光源的第二数据流，所述第一数据流和所述第二数据流被存储在计算设备的存储器中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一检测模型是泊松分布。3.根据权利要求2所述的方法，其中，训练所述第一光子计数是在所述第一时间段期间观察到的光子的平均数量。4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一检测模型包括：使用所述第一光子计数来训练有监督学习机器学习模型。5.一种用于通过光学通信路径接收数据的设备，所述设备包括：硬件处理器，其被配置为执行包括以下各项的操作：计算在第一时间段期间观察到的光子的第一光子计数，在所述第一时间段时，第一光源通过光学通信路径在第一波长上以第一功率水平发送，并且第二光源不通过光纤发送；根据所述第一光子计数来确定第一检测模型，所述第一检测模型产生对给定光子计数是否指示所述第一光源以所述第一功率水平被激活并且所述第二光源未被激活的推断；计算在第二时间段期间观察到的光子的第二光子计数，在所述第二时间段时，所述第二光源通过所述光纤在所述第一波长上以第二功率水平发送，并且所述第一光源不通过所述光纤发送；
根据所述第二光子计数来确定第二检测模型，所述第二检测模型产生对给定光子计数是否指示所述第二光源以第二功率水平被激活并且所述第一光源未被激活的推断；计算在第三时间段期间观察到的光子的第三光子计数，在所述第三时间段时，所述第一光源通过所述光纤在所述第一波长上以所述第一功率水平发送，并且所述第二光源通过所述光纤在所述第一波长上以所述第二...

【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：