[發明專利]用于光傳輸網的自適應數據傳輸格式

在審

• 申請號: 201380068997.8
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN104885385A
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 霍大衛
• 申請（專利權）人: 中興通訊（美國）公司
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B10/27
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 蔣黎麗;鄭霞

技術領域

本發明涉及一種具有自適應數據傳輸格式的光網絡的系統和方法。

背景

1.引言

A.相干檢測的能力

通過數字數據處理啟用的相干檢測技術已經開辟光纖傳輸的新時代，其有望使標準單模光纖(SSMF)在無色散補償情況下將傳輸速度增加到100G/s及高于100G/s。這種可能性給許多現有運營商提供了在無需光纖基礎設施的巨大的額外投資的條件下升級或擴展他們的網絡容量的希望。此系統的當前盛行的商業實施使用三個基本技術的進步：波特率，調制階數和光學子載波。提高波特率需要高速ADC/DAC，提高調制階數需要先進的系統設計和檢測算法，以及增加每帶寬的子載波需要先進的激光技術和光濾波器。為了使所有這些技術協同工作以實現預期的高頻譜效率、由強大的DSP驅動的檢測算法是必要的。當實際收發機現今變得越來越多地用軟件啟用、或者甚至利用高性能IC制造工藝和先進的ASIC的優勢進行定義時，這對網絡設計和協議設計提出了新的挑戰。

新的相干檢測技術的重要特征帶來的不僅是高傳輸速率和高頻譜效率(SE)，而且還帶來以前不可能的使用光譜的靈活性，并且同樣的，其提供了網絡規劃和網絡性能的新的范例。例如，復雜的調制(其取代了傳統的通斷調制)允許改變調制階數，以提供不同的頻譜效率。對固定帶寬，這意味著使頻譜效率適應傳輸距離的能力。另一方面，由多個子載波啟用的信道引入增加頻譜效率而不線性增加必要的帶寬的可能性，使其對在標準中引入靈活頻譜網格有吸引力。這就是所謂的彈性光網絡(EON)的想法。提供了所有這些可能性，比起現在，運營商將以完全不同的方式規劃和操作光傳輸網(OTN)，也就是說，以更靈活地使用網絡資源和更適應于業務需求、同時最大化光纖基礎設施的使用的方式。

B.從OTN到EON

彈性光網絡(EON)是能夠以下列這樣的靈活方式使用光纖光譜的網絡，該靈活方式使在與以前一樣的同一光纖基礎設施中處理更高的業務量成為可能。目標是通過增加頻譜效率以提高網絡容量。從可行性觀點來看，我們必須接受的事實是，在光傳輸網(OTN)的框架[2，3，4]內，頻譜必須以具有意義的有限粒度(即時隙)進行處理，使得即使在EON內，任何資源管理方案也可以按照頻譜時隙工作。在這個約束下，該光學頻譜效率可以被細分成兩個部分：一個部分是基于收發機、交換機和其他網絡元件能力的單個信道的頻譜效率。另一個部分是基于所有信道上的頻譜管理的頻譜利用率。因此，在這個背景下，在EON有效部署中的兩對矛盾成為典型矛盾：頻譜效率和分配靈活性之間的折衷，以及所提供的容量和傳輸距離之間的折衷。能夠針對這些折衷管理頻譜將最終產生更好的整體頻譜利用率，前提是以下底層技術可以被引入光傳輸網體系結構的框架中：

實際信道可以就其在頻譜上的實際位置和帶寬大小被定義在不同星座的光載波上。從固定的最小帶寬(稱之為基本載波)開始，人們可以由多個基本載波構建更大的載波。多個基本載波構成的較大的載波可以是連續或非連續的。因此，在該路徑上，可以繼續定義許多不同類型的載波：單載波、復合載波、連續載波、非連續載波等。基本的物理信道能夠由基本載波上的特定數據速率來定義，例如每50GHz是100G比特/s，以符合當前的DWDM網格。

每個信道的高頻譜效率可以通過如CO-OFDM或奈奎斯特WDM或其它的實施方法[1，7]的技術，使用光學子載波在光學層獲得。這種光學信道可占用比單個基本信道需要的帶寬更大的帶寬，但占用的帶寬比通過多個同步的基本信道[5]提供相同傳輸速率時的帶寬要小得多。每個信道的不同的頻譜效率還可以通過不同的調制階數提供，例如QPSK、16QAM、64QAM等。使用不同的調制階數，不同的頻譜效率可以用相同的帶寬獲得，對不同的傳輸距離是足夠的。這提供了基于光學子載波的信道的替代方案。因此，為了從可能的不同頻譜效率中獲益，有必要規定不同的信道類型以允許對業務需求的自適應：不同的業務要求不同的信道類型。

此外，應該能夠構造感知頻譜效率的ODU/OTU。一樣大小但不同特點的ODU可以被定義以負責不同的信道類型。因此，不同的ODU特點可以被選擇以適應所要求的必要的頻譜效率和傳輸距離。

從物理層感知受益，ODU可以由對業務和基礎的信道類型自適應的FEC機制保護。從而，固定大小的ODU可以由不同的信道類型和不同的FEC機制支持。這給ODU增加了更多特點。通過為ODU/OUT引入類型和特點，人們得到了幀級別中的可用業務承載的更豐富的儲備，并最終提高了頻譜使用的效率。