在光鏈路上傳送時鐘信號的方法和系統的製作方法
2023-12-02 16:44:51
專利名稱：在光鏈路上傳送時鐘信號的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及總體上涉及光通信系統，更具體而言，本發明涉及用於在光鏈路上傳送時鐘信號的方法和系統。
背景技術：
電信系統、電纜電視系統以及數據通信網使用光網來在遠程點之間快速傳送大量信息。在光網中，信息以光信號形式通過光纖傳送。光纖是能夠在長距離上損耗很小地傳輸信號的窄束玻璃。
光網通常採用波分復用(WDM)來提高傳輸容量。在WDM網絡中，在每根光纖中以完全不同的波長承載多個光信道。由於在每根光纖中有多個波長或者信道，所以網絡容量提高了。
每個光信道承載數據信號以及相應的時鐘信號。時鐘信號被恢復並且被用於為數據信號進行前向糾錯(FEC)判定。FEC通常需要良好的時鐘提取，這在傳統的強度偏移鍵控系統中存在的很差的波形以及/或者大量抖動的情況下是困難的。為了改善時鐘恢復，純時鐘信號被作為數據信號發送到每個節點。不過，這不是成本有效的，並且從網絡操作觀點來看是複雜的。
發明內容
本發明提供用於在光鏈路上傳送時鐘信號的方法和系統，它大大減小或者消除了與先前的系統和方法相關聯的問題和缺點。在一個特定實施例中，時鐘信號被調製到數據信道的強度或者其它恰當的特性上，並且被接收機從所述特性中提取。
根據本發明的一個實施例，用於在光鏈路上傳送時鐘信號的系統和方法包括接收被調製的光信息信號，該信號包括對於數據信號的非強度調製以及對於時鐘信號的強度調製。基於被調製的光信息信號的強度調製來恢復時鐘信號。對於數據信號的非強度調製被轉換成為對於數據信號的強度調製。使用時鐘信號來從對於數據信號的強度調製中恢復數據信號。
更具體地，根據本發明的一個特定實施例，數據信號可以在被調製的光信息信號中被相移鍵控。在這個實施例中，時鐘信號可以在被調製的光信息信號中被強度偏移鍵控。除了數據信號恢復之外，時鐘信號還可以被用於前向糾錯(FEC)。
本發明的技術優點包括用於在光鏈路上傳送時鐘信號的改進的方法和系統。在一個特定實施例中，時鐘信號被調製到數據信道的強度或者其它合適的特性上，並且由接收機從中提取。因此，即使存在差的光信號質量和抖動，也會提高時鐘恢復的穩定性。結果，在接收機中，前向糾錯(FEC)被增強到較低的誤碼率。
通過下面的附圖、描述以及所附的權利要求，本發明的其它技術優點對於本領域技術人員來說是顯而易見的。
為了更完整地理解本發明及其優點，結合附圖來進行以下描述，在附圖中，類似的數字表示類似的部件，其中圖1中的框圖說明根據本發明的一個實施例使用分布式放大的光通信系統；圖2中的框圖說明根據本發明的一個實施例的圖1中的光發射機；圖3A-C說明根據本發明的若干實施例在圖1的光通信系統中傳輸的非強度調製的信號；圖4中的框圖說明根據本發明另一個實施例的圖1的光發射機；圖5說明根據本發明一個實施例的圖4的光發射機產生的光波形；圖6中的框圖說明根據本發明一個實施例的圖1的光接收機；圖7說明根據本發明一個實施例的圖6的非對稱馬赫-曾德(Mach-Zender)幹涉計的頻率響應；圖8A-C中的框圖表示根據本發明若干實施例的圖1的多路分解器；圖9中的流程圖說明根據本發明一個實施例在使用分布式放大的光通信系統上傳送數據的方法；圖10中的框圖表示根據本發明一個實施例使用分布式放大的雙向光通信系統；圖11中的框圖表示根據本發明另一個實施例的圖1的光發射機和接收機；
圖12中的框圖表示根據本發明一個實施例的圖11的調製器；圖13中的流程圖說明根據本發明一個實施例基於接收機側的信息來調整光信號的調製深度的方法；圖14中的框圖說明根據本發明一個實施例在信息信道中分配時鐘信號的光通信系統；以及圖15中的框圖說明根據本發明一個實施例從被調製的信號中提取時鐘信號的光接收機。
具體實施例方式
圖1說明根據本發明一個實施例的光通信系統10。在這個實施例中，光通信系統10是一個波分復用(WDM)系統，其中在一個公共路徑上以完全不同的波長來承載多個光信道。應當理解，光通信系統10可以包括其它合適的單獨信道、多信道或者雙向傳輸系統。
參見圖1，WDM系統10包括由一條光鏈路16耦合在一起的在源端點的WDM發射機12以及在目的地端點的WDM接收機14。WDM發射機12通過光鏈路16在多個光信號或者信道中將數據發射到遠程定位的WDM接收機14。選擇信道之間的間隔以便避免或者最小化相鄰信道之間的串話。在一個實施例中，如下面更詳細描述的，最小信道間隔(df)包括一個整數(N)的0.4到0.6內的傳輸符號和/或比特率(B)的倍數。數學上表達為(N+0.4)B＜df＜(N+0.6)B。這個抑制了相鄰信道串話。應當理解，在不偏離本發明範圍的情況下，可以適當改變信道間隔。
WDM發射機12包括多個光發射機20和WDM復用器22。每個光發射機20在信道間隔上的一組不同的波長λ1，λ2...λn中的一個波長上產生光信息信號24。光信息信號24包括其至少一個特性被調製來編碼音頻、視頻、文本、實時、非實時或者其它恰當數據的光信號。WDM復用器22將光信息信號24復用到一個單獨的WDM信號26中以便在光鏈路16上傳輸。應當理解，光信息信號24可以在其它情況下被適當地組合到WDM信號26中。WDM信號在同步光網(SONET)或者其它恰當的格式中傳輸。
WDM接收機14接收、分離和解碼光信息信號24，以便恢復所包括的數據。在一個實施例中，WDM接收機14包括WDM多路分解器30和多個光接收機32。WDM多路分解器30從單獨的WDM信號26中多路分解光信息信號24，並且將每個光信息信號24發送到相應的光接收機32。每個光接收機32從相應的信號24中光恢復或者電恢復被編碼的數據。如這裡所使用的，每個術語意味著被確定的條目的至少一個子集中的每一個。
光鏈路16包括光纖或者其它合適的介質，其中光信號可以低損耗地傳輸。一個或多個光放大器40沿著光鏈路16放置。光放大器40提高強度或者放大光信息信號24以及WDM信號26，而不需要光電轉換。
在一個實施例中，光放大器40包括離散放大器42和分布式放大器44。離散放大器42包括稀土元素的氧化物摻雜光纖放大器，例如鉺摻雜光纖放大器(EDFA)，以及其它合適的可操作來在光鏈路16的一個點上放大WDM信號26的放大器。
分布式放大器44沿著延長的光鏈路16來放大WDM信號26。在一個實施例中，分布式放大器44包括雙向分布式拉曼(Raman)放大器(DRA)。每個雙向DRA 44包括一個在放大器44的開端耦合到光鏈路16的前向或者共泵浦(co-pumping)源雷射器50以及在放大器44的末端耦合到光鏈路16的後向或者相反泵浦(counter-pumping)源雷射器52。應當理解，共泵浦和相反泵浦源放大器50和52可以放大光鏈路16的不同的或者只是部分重疊的長度。
拉曼泵浦源50和52包括半導體或者能夠產生泵浦光或者放大信號、能夠放大包括一個、多個或所有被包括的光信息信號24的WDM信號26的其它合適的雷射器。泵浦源50和52可以被去偏振、偏振擾頻或者偏振復用，以便最小化拉曼增益的偏振靈敏度。
來自共泵浦雷射器52的放大信號在WDM信號26的傳播方向中被發射，因此與WDM信號26以基本上相同的速度和/或輕微或其它適當的速度失配來與WDM信號26共同傳播。來自相反泵浦雷射器52的放大信號在與WDM信號26相對的傳播方向中被發射，因此關於WDM信號26被相反地傳播。放大信號同時地以相同或者其它合適的速度在相反的方向中傳播。
放大信號包括以低於要被放大的一個或多個信號的波長的一個或多個高功率光或者波。隨著放大信號在光鏈路16中傳播，它在鏈路16中散射微粒，丟失對於微粒的一些能量並且以與被放大的一個或多個信號相同的波長繼續。這樣，放大的信號獲得在許多英裡或公裡上的能量，這是因為它由更多的光子表示。對於WDM信號26，共泵浦和相反泵浦雷射器50和52中的每個可以包括若干不同的泵浦波長，它們被一起使用來放大波長不同的光信息信號24中的每一個。
在一個實施例中，如下面更詳細描述的，一個載波信號的非強度特性在每個光發射機20中被利用數據信號調製。非強度特性包括相位、頻率或其它合適的對於歸因於來自前向泵浦分布式放大器或者雙向泵浦分布式放大器的交叉增益調製(XGM)的串話沒有敏感度或者具有有限敏感度的特性。還可以使用強度調製器利用時鐘或者其它非數據信號進一步和/或重新調製非強度調製的光信息信號。因此，非強度調製的光信息信號可以包括非數據信號的強度調製。
在一個特定實施例中，如下面更詳細描述的，WDM信號26包括相位或頻率調製的光信息信號24，在沒有信道24之間的歸因於XGM的串話的情況下，所述光信息信號被使用雙向DRA 44進行放大。在這個實施例中，雙向DRA 44以較高的光信噪比提供放大，因此使得能夠進行更長距離的傳輸以及提高傳輸性能。
圖2說明根據本發明一個實施例的光發射機20的細節。在這個實施例中，光發射機20包括雷射器70、調製器72和數據信號74。雷射器70以具有良好波長控制的規定的頻率產生一個載波信號。通常，由雷射器70發射的波長被選擇在1500毫微米(nm)範圍內，在該範圍中，對於基於二氧化矽的光纖來說產生最小的信號衰減。更特別地，通常將波長選擇在1310到1650nm的範圍內，但是也可以適當地改變。
調製器72利用數據信號74來調製載波信號，從而產生光信息信號24。調製器72可以採用幅度調製、頻率調製、相位調製、強度調製、幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控和其它恰當的技術來把數據信號74編碼到載波信號上。此外，應當理解，不同的調製器72可以組合地採用一個以上的調製系統。
根據一個實施例，調製器74利用數據信號74來調製載波信號的相位、頻率或其它合適的非強度特性。如前所述，這產生非強度光信息信號24，它對於歸因於使用雙向DRA或其它分布式放大的遠程和其它傳輸系統中的XGM的串話具有差的敏感度。圖3A-C中說明了載波、載波的頻率調製和載波的相位調製的細節。
參見圖3A，載波信號76是在規定的波長上的完全周期的信號。載波信號76具有至少一個可以由調製來改變的特性並且能夠通過調製來承載信息。
參見圖3B，載波信號76的頻率被數據信號74調製，從而產生頻率調製的光信息信號78。在頻率調製中，載波信號76的頻率作為數據信號74的函數而被偏移。頻移鍵控被使用，其中載波信號的頻率在離散的狀態之間偏移。
參見圖3C，載波信號76的相位被利用數據信號80調製，從而產生相位調製的光信息信號82。在相位調製中，載波信號76的相位作為數據信號80的函數而被偏移。相移鍵控被使用，其中載波信號的相位在離散的狀態之間偏移。
圖4說明根據本發明另一個實施例的光發射機80。在這個實施例中，數據被相位或者頻率調製到載波信號上，然後被利用與信號時鐘同步的強度調製進行重新調製，從而提供傳輸系統中的較高的功率容忍。
參見圖4，光發射機80包括雷射器82、非強度調製器84和數據信號86。非強度調製器84利用數據信號86來調製來自雷射器82的載波信號的相位或頻率。所得到的數據調製的信號被傳送到強度調製器88以便利用時鐘頻率90進行重新調製，從而產生雙重調製或者多重調製的光信息信號92。因為基於時鐘的強度調製是非隨機的完全周期的模式，所以只要在前向泵浦方向中只有輕微的速度失配，則由DRA 44產生歸因於XGM的很少串話或者不產生串話。圖5說明雙重調製的光信息信號92的波形。
圖6說明根據本發明一個實施例的光接收機32的細節。在這個實施例中，光接收機32接收多路分解的光信息信號24，其中數據被利用相移鍵控而調製在載波信號的相位上。應當理解，在不偏離本發明範圍的情況下，光接收機32在其它情況下還可以被適當地配置來接收和檢測被編碼在光信息信號24中的數據。
參見圖6，光接收機32包括非對稱幹涉計100和檢測器102。幹涉計100是非對稱馬赫-曾德或者其它合適的幹涉計，可操作來將非強度調製的光信息信號24轉換成為強度調製的光信息信號，以便由檢測器102檢測數據。優選地，馬赫-曾德幹涉計100具有對於信道間隔的波長依賴的損耗和良好的抑制特性。
馬赫-曾德幹涉計100將接收的光信號分離成為不同長度的兩個幹涉計路徑110和112，然後幹涉地組合兩個路徑110和112，從而產生兩個互補的輸出信號114和116。特別地，光路徑差(L)等於符號速率(B)乘以光速(c)並且被路徑的光學指數(n)除。數學上表示為L＝Bc/n。
在一個特定實施例中，基於符號或者比特速率來調整兩個路徑長度110和112的尺寸，以便提供一個符號周期或者比特偏移。在這個實施例中，馬赫-曾德幹涉計100具有波長依賴的損耗，它在信道間隔包括如前所述的在一個整數的0.4到0.6內的符號傳輸速率倍數時，提高相鄰信道的抑制。
檢測器102是雙重檢測器或者其它合適的檢測器。在一個實施例中，雙重檢測器102包括在一個平衡配置中串連連接的光電二極體120和122以及限幅放大器124。在這個實施例中，來自馬赫-曾德幹涉計100的兩個互補光輸出端114和116施加到光電二極體120和122，以便將光信號轉換成為電信號。限幅電子放大器124根據幹涉計100遞送的光強度來將電信號轉換成為數位訊號(0或1)。在另一個實施例中，檢測器102是具有一個耦合到輸出端116的光電二極體122的單獨檢測器。在這個實施例中，輸出端114不被使用。
圖7說明根據本發明一個實施例的非對稱馬赫-曾德幹涉計100的頻率響應。在這個實施例中，信道間隔包括如前所述的在一個整數的0.4到0.6內的符號傳輸速率倍數。如所看到的，相鄰信道的光頻率被非對稱馬赫-曾德幹涉計100自動抑制，以助於多路分解器30的信道抑制。應當理解，非對稱馬赫-曾德幹涉計可以連同其它合適的信道間隔來被使用。
圖8A-C說明根據本發明一個實施例的多路分解器30的細節。在這個實施例中，在WDM接收機14的多路分解器30中並且/或在多路分解之前或在多路分解步驟之間，相位或頻率調製的光信息信號24被轉換成為強度調製光信息信號。應當理解，在不偏離本發明訪問的情況下，多路分解器30在其它情況下還可以從WDM信號26中適當地多路分解和/或分離光信息信號24。
參見圖8A，多路分解器30包括多個多路分解元件130和一個多信道格式轉換器131。每個多路分解元件130將接收到的一組信道132分離成為兩組離散的信道134。最終的信道分離由介質膜濾光片136執行，所述介質膜濾光片中的每一個具有一個特定的信道波長138。
多信道格式轉換器131將相位調製轉換成為強度調製，並且可以是具有一比特偏移以便將非強度調製的信號轉換成為強度調製的信號的如前所述的非對稱馬赫-曾德幹涉計，或者是具有一個將至少兩個相位或者頻率調製的信道轉換成為強度調製的WDM信號信道的周期光頻率響應的恰當的光器件。強度轉換幹涉計可以在第一級多路分解元件130之前，在第一和第二級之間或者在其它合適的級之間。其它的多路分解元件130可以包括能夠操作來把進入的一組信道132過濾成為兩組輸出信道134的過濾器或者非轉換馬赫-曾德幹涉計。
在一個特定實施例中，多信道格式轉換器131是具有與WDM信道間隔或者其整數子倍數一致的自由頻譜範圍的非對稱馬赫-曾德幹涉計。這允許所有WDM信道在馬赫-曾德幹涉計中被同時轉換。在這個實施例中，可以基於定義自由頻率範圍的信道比特率來配置信道間隔。在多路分解器30中放置強度-轉換馬赫-曾德幹涉計使得不再需要在每個光接收機32中都需要幹涉計100，這是體積大並且昂貴的。此外，包括馬赫-曾德的多路分解器30和其它多路分解器元件130可以構成在同一個晶片上，這減小了WDM接收機14的尺寸和成本。
參見圖8B，多路分解器30包括多個波長交織器133和用於由最後一級波長交織器133輸出的每組交織的光信息信號的多信道格式轉換器135。每個波長交織器133將接收到的一組信道分離成為兩組離散的交織的信道。多信道格式轉換器135可以是具有一比特偏移以便將非強度調製的信號轉換成為強度調製的信號的如上關於幹涉計100描述的非對稱馬赫-曾德幹涉計或者其它合適的光器件。在格式轉換器前面使用波長交織器作為WDM多路分解的一部分允許若干WDM信道在一個馬赫-曾德幹涉計中被同時轉換，即使幹涉計的自由頻譜範圍不與WDM信道間隔的整數倍數相一致。圖8C說明對於使用波長交織器133的多路分解器30的一個特定實施例的四個馬赫-曾德幹涉計的傳輸，其中自由頻率範圍是四分之三的信道間隔。在這個實施例中，四個馬赫-曾德幹涉計可以用於轉換所有的WDM信道。
圖9說明根據本發明的一個實施例在使用分布式放大的光通信系統中傳輸信號的方法。在這個實施例中，數據信號被相移鍵控到載波信號上，並且在傳輸期間使用離散和分布式放大來放大所述信號。
參見圖9，所述方法在步驟140中開始，其中每個不同的波長光載波信號的相位被利用數據信號74調製，從而產生光信息信號24。在步驟142，光信息信號24被復用到WDM信號26。在步驟143，WDM信號26被在光鏈路16上傳輸。
進入步驟144，使用離散和分布式放大沿著光鏈路16來放大WDM信號26。如前所述，可以使用EDFA 42在離散的點來放大WDM信號26並且使用雙向DRA 44來分布式地放大WDM信號26。因為數據信號被調製到載波信號的相位上，所以消除了歸因於前向泵浦放大的來自XGM的信道之間的串話。因此，信噪比被最大化，並且信號被在更長的距離上無再生地傳輸。
接下來，在步驟145，WDM信號26被WDM接收機14接收。在步驟146，WDM信號26被多路分解器30多路分解，從而分離出光信息信號24。在步驟147，相位調製的光信息信號24被轉換成為強度調製的信號，從而在步驟148中恢復數據信號74。這樣，數據信號74就被使用具有低比特噪聲比的前向或雙向泵浦分布式放大在長距離上傳輸。
圖10說明根據本發明一個實施例的雙向光通信系統150。在這個實施例中，雙向通信系統150包括在光鏈路156的每個端上的WDM發射機152和WDM接收機154。WDM發射機152包括如前關於WDM發射機12所述的光發射機和復用器。同樣，WDM接收機154包括如前關於WDM接收機14所述的多路分解器和光接收機。
在每個端點，WDM發射機和接收機組被路由設備158連接到光鏈路156。路由設備158可以是光循環器、濾光器或者光交織過濾器，能夠允許外出業務量從WDM發射機152傳送到鏈路156上並且將進入業務量從鏈路156路由到WDM接收機154。
光鏈路156包括雙向離散放大器160和雙向分布式放大器162，其沿著鏈路周期地分隔。雙向離散放大器160可以包括如前關於放大器42所述的EDFA放大器。同樣，分布式放大器162可以包括DRA放大器，其包括如前關於DRA放大器44所述的共泵浦和相反泵浦雷射器164和166。
在操作中，WDM信號被產生並且從每個端點發送到另一個端點，WDM信號被從另一個端點接收。沿著光鏈路156的長度，使用雙向泵浦的DRA 162放大WDM信號。因為沒有以光強度的形式來承載數據，所以消除了歸因於XGM的串話。因此，DRA和其它合適的分布式放大可以在遠程和其它合適的雙向光傳輸系統中使用。
圖11說明根據本發明另一個實施例的光發射機200和光接收機202。在這個實施例中，光發射機200和光接收機204通信來微調調製用於光信息信號24的改進的傳輸性能。應當理解，在不偏離本發明範圍的情況下，在其它情況下可以使用下遊反饋來微調光信息信號24的調製。
參見圖11，光發射機200包括雷射器210、調製器212和如前關於雷射器70描述地進行操作的數據信號214、調製器72和數據信號74。控制器216從下遊光接收機202接收誤碼率或傳輸錯誤的其它指示，並且基於所述指示來調整調製器212的調製深度，以便減少和/或最小化傳輸錯誤。控制器216可以調整調製器212的幅度、強度、相位、頻率和/或其它合適的調製深度，並且可以使用任何合適的控制迴路或者單獨或者連同其它特性為了最小化或者減小的傳輸錯誤率對調製進行調整的其它算法。因此，例如控制器216可以在光發射機80中調整非強度調製深度和周期的強度調製的深度，以便產生和優化多重調製的信號。
光接收機202包括如前關於幹涉計100和檢測器102描述地進行操作的幹涉計220和檢測器222。前向糾錯(FEC)解碼器224使用SONET或其它幀或其它傳輸協議數據的頭標、頭標中的冗餘、徵兆或其它合適的比特或者其它部分來確定比特錯誤。FEC解碼器224糾正檢測到的比特錯誤，並且將誤碼率或傳輸錯誤的其它指示符轉發到用於光接收機202的控制器226。
控制器226在光監控信道(OSC)230上將誤碼率或者其它指示符傳送到光發射機200中的控制器216。控制器216和226可以互相通信來在傳輸系統的啟動或建立期間、在傳輸系統的操作期間周期地、在傳輸系統的操作期間連續地或者響應於預定義的觸發器事件來微調調製深度。這樣，基於在接收機中測量的接收到的信號質量來調整調製深度，以便最小化色散、非線性影響、接收機特性和系統的其它不可預測和/或可預測的特性。
圖12說明根據本發明一個實施例的調製器212的細節。在這個實施例中，調製器212採用相位和強度調製來產生雙調製的光信息信號。基於接收機側的反饋來調整相位和強度調製深度，以便最小化傳輸錯誤。
參見圖12，調製器212包括耦合到電驅動器232的偏置電路230，用於諸如相移鍵控的相位調製。偏置電路230可以是電源和電驅動器232寬帶放大器。控制器216控制偏置電路230來輸出一個偏置信號到電驅動器232。偏置信號提供用於相位調製的指數。電驅動器232基於偏置信號來放大數據信號214，並且將所得到的信號輸出到相位調製器234。相位調製器234把接收的偏置調整的數據信號調製到由雷射器210輸出的載波信號的相位上，以便產生一個相位調製的光信息信號236。
對於諸如強度偏移鍵控的強度調製，調製器212包括一個耦合到電驅動器242的偏置電路240。控制器216控制偏置電路240來輸出一個偏置信號到電驅動器242。偏置信號用作強度調製指數。電驅動器242基於偏置信號來放大網絡、系統或其它合適的時鐘信號244，並且將所得到的信號輸出到強度調製器246。強度調製器246耦合到相位調製器234並且將接收的偏置調整的時鐘信號調製到相位調製的光信息信號236上，以便產生雙調製的光信息信號用於傳輸到接收機。應當理解，可以在其它情況下恰當地基於接收機側的反饋來控制發射機中的相位和強度調製，以便最小化在光鏈路上的數據傳輸錯誤。
圖13說明根據本發明一個實施例的使用接收機側信息來微調光信息信號的調製深度的方法。該方法在步驟250開始，其中在光發射機200中利用數據信號214來調製光載波。接下來，在步驟252，所得到的光信息信號24被在WDM信號26中發射到光接收機202。
繼續到步驟254，在光接收機204中恢復數據信號214。在步驟256，FEC解碼器224基於SONET開銷中的比特來確定數據的誤碼率。在步驟258，光接收機202的控制器226在OSC 230上將誤碼率報告給光發射機200的控制器216。
接下來，在判決步驟260，控制器216確定調製是否被最佳化。在一個實施例中，當誤碼率被最小化時，調製被最佳化。如果調製沒有被最佳化，則判決步驟260的否(No)分支通向步驟262，其中調製深度被調整。步驟262返回到步驟250，其中數據信號214被利用新的調製深度調製並且被發送到光接收機202。在從重複的路徑和測量或其它合適的機制中最佳化調製深度之後，判決步驟260的是(Yes)分支通向過程的結束。這樣，傳輸性能被提高並且傳輸錯誤被最小化。
圖14說明根據本發明一個實施例在信息信道中分配時鐘信號的光通信系統275。在這個實施例中，在信道中將純時鐘發送到光系統275中的一個、多個或所有節點。
參見圖14，光系統275包括在光鏈路284上耦合到WDM接收機282的WDM發射機280。WDM發射機280包括多個光發射機290和WDM復用器292。每個光發射機290在信道間隔上的一組離散波長之一上產生光信息信號294。在時鐘信道296中，光發射機290產生具有至少一個被調製來對於時鐘信號進行編碼的特性的光信息信號294。在數據信道297中，光發射機290產生具有至少一個被調製來對於一個相應的數據信號進行編碼的特性的光信息信號294。
來自時鐘和數據信道296和297的光信號294被WDM復用器292復用到一個單獨的WDM信號298以便在光鏈路284上傳輸。沿著光鏈路284，信號可以被如前所述的離散和/或分布式放大器進行放大。
WDM接收機282接收、分離和解碼光信息信號294，以便恢復被包括的數據和時鐘信號。在一個實施例中，WDM接收機282包括WDM多路分解器310和多個光接收機312。WDM多路分解器310從單獨的WDM信號298中多路分解光信息信號294，並且將每個光信息信號294發送到一個相應的光接收機312。
每個光接收機312從相應的信號294中光恢復或者電恢復編碼的數據或時鐘信號。在時鐘信道296中，時鐘信號被恢復和轉發到數據信道297中的光接收機312，用於數據提取和前向糾錯。在信息信道中的純時鐘的傳輸允許具有較少抖動的更穩定的時鐘恢復。可以由前向糾錯使用穩定的時鐘來在即使存在抖動和差的光信號質量的情況下也會提高誤碼率。
圖15說明根據本發明的一個實施例用於從一個被調製的信號中提取時鐘信號的光接收機320。在這個實施例中，光接收機320接收多路分解的光信息信號，其具有被相位調製到一個載波信號上的數據，其隨後被利用與如上關於光發射機80所述的網絡、系統或其它合適的時鐘同步的強度調製而被重新調製。光接收機320從光信號中提取時鐘信息，並且使用穩定的時鐘來從信道的相位調製的信號中恢復數據。這樣，每個信道都能夠恢復其自己的時鐘。
參見圖15，光接收機320包括如前關於光接收機32描述的幹涉計322和檢測器324。幹涉計322接收被調製的信號，並且將相位調製轉換成為強度調製，以便由檢測器324恢復數據信號330。
時鐘恢復元件326包括光電二極體和/或其它合適的部件來在數據信號的相位到強度的轉換之前恢復時鐘信號。時鐘恢復元件326可以包括一個鎖相環、一個儲能電路、一個高質量濾波器等。時鐘恢復元件326接收被調製的信號並且從強度調製中恢復時鐘信號332。
數據信號330和恢復的時鐘信號332輸出到數字雙穩態多諧振蕩器或者其它合適的數據恢復電路334。這樣，在數據信號的相位到強度的轉換之前，光接收機320從光信息信號中提取時鐘信息，並且即使在對應於在1e-2的範圍中的誤碼率的差的光信號質量的情況下，也會提供具有較少抖動的穩定時鐘恢復。
儘管關於幾個實施例描述了本發明，但是可以為本領域技術人員建議各種修改和改變。本發明旨在包括落在所附權利要求範圍內的這種修改和改變。
權利要求
1.一種用於在光鏈路上傳送時鐘信號的方法，包括接收包括對於數據信號的非強度調製和對於時鐘信號的強度調製的多重調製的光信息信號；基於被調製的光信息信號的強度調製來恢復時鐘信號；將對於數據信號的非強度調製轉換成為對於數據信號的強度調製；以及使用時鐘信號來從對於數據信號的強度調製中恢復數據信號。
2.根據權利要求1所述的方法，其中非強度調製包括載波信號的相位調製。
3.根據權利要求1所述的方法，其中非強度調製包括載波信號的頻率調製。
4.根據權利要求1所述的方法，其中數據信號在多重調製的光信息信號中被相移鍵控，時鐘信號在多重調製的光信息信號中被強度偏移鍵控。
5.一種用於在光鏈路上傳送時鐘信號的系統，包括用於接收包括對於數據信號的非強度調製和對於時鐘信號的強度調製的多重調製的光信息信號的裝置；用於基於多重調製的光信息信號的強度調製來恢復時鐘信號的裝置；用於把對於數據信號的非強度調製轉換成為對於數據信號的強度調製的裝置；以及用於使用時鐘信號來從對於數據信號的強度調製中恢復數據信號的裝置。
6.根據權利要求5所述的方法，其中非強度調製包括載波信號的相位調製。
7.根據權利要求5所述的方法，其中非強度調製包括載波信號的頻率調製。
8.根據權利要求5所述的方法，其中數據信號在多重調製的光信息信號中被相移鍵控，時鐘信號在多重調製的光信息信號中被強度偏移鍵控。
9.一種光接收機，包括用於接收包括對於數據信號的非強度調製和對於時鐘信號的強度調製的多重調製的光信息信號的接口；可操作來基於多重調製的光信息信號的強度調製來恢復時鐘信號的時鐘恢復元件；可操作來基於時鐘信號從被調製的光信息信號的非強度調製中恢復數據信號的數據恢復元件。
10.根據權利要求9所述的系統，其中非強度調製包括載波信號的相位調製。
11.根據權利要求9所述的系統，其中非強度調製包括載波信號的頻率調製。
12.根據權利要求9所述的系統，其中數據信號在多重調製的光信息信號中被相移鍵控，時鐘信號在多重調製的光信息信號中被強度偏移鍵控。
全文摘要
用於在光鏈路上傳送時鐘信號的方法和系統，包括接收多重調製的光信息信號，其包括對於數據信號的非強度調製和對於時鐘信號的強度調製。時鐘信號基於多重調製的光信息信號的強度調製被恢復。對於數據信號的非強度調製被轉換成為對於數據信號的強度調製。使用時鐘來從對於數據信號的強度調製中恢復數據信號。
文檔編號H04B10/155GK1522514SQ02813385
公開日2004年8月18日 申請日期2002年5月9日 優先權日2001年5月10日
發明者H·奧納卡, H 奧納卡 申請人:富士通株式會社