用于光传输网的自适应数据传输格式的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有自适应数据传输格式的光网络的系统和方法。
[0002] 背景
[0003] 1.引言
[0004] A?相干检测的能力
[0005] 通过数字数据处理启用的相干检测技术已经开辟光纤传输的新时代，其有望使标 准单模光纤（SSMF)在无色散补偿情况下将传输速度增加到lOOG/s及高于lOOG/s。这种可 能性给许多现有运营商提供了在无需光纤基础设施的巨大的额外投资的条件下升级或扩 展他们的网络容量的希望。此系统的当前盛行的商业实施使用三个基本技术的进步：波特 率，调制阶数和光学子载波。提高波特率需要高速ADC/DAC，提高调制阶数需要先进的系统 设计和检测算法，以及增加每带宽的子载波需要先进的激光技术和光滤波器。为了使所有 这些技术协同工作以实现预期的高频谱效率、由强大的DSP驱动的检测算法是必要的。当 实际收发机现今变得越来越多地用软件启用、或者甚至利用高性能1C制造工艺和先进的 ASIC的优势进行定义时，这对网络设计和协议设计提出了新的挑战。
[0006] 新的相干检测技术的重要特征带来的不仅是高传输速率和高频谱效率（SE)，而且 还带来以前不可能的使用光谱的灵活性，并且同样的，其提供了网络规划和网络性能的新 的范例。例如，复杂的调制（其取代了传统的通断调制）允许改变调制阶数，以提供不同的 频谱效率。对固定带宽，这意味着使频谱效率适应传输距离的能力。另一方面，由多个子载 波启用的信道引入增加频谱效率而不线性增加必要的带宽的可能性，使其对在标准中引入 灵活频谱网格有吸引力。这就是所谓的弹性光网络（EON)的想法。提供了所有这些可能 性，比起现在，运营商将以完全不同的方式规划和操作光传输网（0TN)，也就是说，以更灵活 地使用网络资源和更适应于业务需求、同时最大化光纤基础设施的使用的方式。
[0007] B?从 0TN 到 EON
[0008] 弹性光网络（EON)是能够以下列这样的灵活方式使用光纤光谱的网络，该灵活方 式使在与以前一样的同一光纤基础设施中处理更高的业务量成为可能。目标是通过增加频 谱效率以提高网络容量。从可行性观点来看，我们必须接受的事实是，在光传输网（0TN)的 框架[2,3,4]内，频谱必须以具有意义的有限粒度（即时隙）进行处理，使得即使在EON内， 任何资源管理方案也可以按照频谱时隙工作。在这个约束下，该光学频谱效率可以被细分 成两个部分：一个部分是基于收发机、交换机和其他网络元件能力的单个信道的频谱效率。 另一个部分是基于所有信道上的频谱管理的频谱利用率。因此，在这个背景下，在EON有效 部署中的两对矛盾成为典型矛盾：频谱效率和分配灵活性之间的折衷，以及所提供的容量 和传输距离之间的折衷。能够针对这些折衷管理频谱将最终产生更好的整体频谱利用率， 前提是以下底层技术可以被引入光传输网体系结构的框架中：
[0009] >实际信道可以就其在频谱上的实际位置和带宽大小被定义在不同星座的光载 波上。从固定的最小带宽（称之为基本载波）开始，人们可以由多个基本载波构建更大的 载波。多个基本载波构成的较大的载波可以是连续或非连续的。因此，在该路径上，可以继 续定义许多不同类型的载波：单载波、复合载波、连续载波、非连续载波等。基本的物理信 道能够由基本载波上的特定数据速率来定义，例如每50GHz是100G比特/s，以符合当前的 DWDM网格。
[0010] >每个信道的高频谱效率可以通过如CO-OFDM或奈奎斯特WDM或其它的实施方 法[1，7]的技术，使用光学子载波在光学层获得。这种光学信道可占用比单个基本信道需 要的带宽更大的带宽，但占用的带宽比通过多个同步的基本信道[5]提供相同传输速率时 的带宽要小得多。每个信道的不同的频谱效率还可以通过不同的调制阶数提供，例如QPSK、 16QAM、64QAM等。使用不同的调制阶数，不同的频谱效率可以用相同的带宽获得，对不同的 传输距离是足够的。这提供了基于光学子载波的信道的替代方案。因此，为了从可能的不 同频谱效率中获益，有必要规定不同的信道类型以允许对业务需求的自适应：不同的业务 要求不同的信道类型。
[0011] >此外，应该能够构造感知频谱效率的ODU/OTU。一样大小但不同特点的ODU可 以被定义以负责不同的信道类型。因此，不同的ODU特点可以被选择以适应所要求的必要 的频谱效率和传输距离。
[0012] >从物理层感知受益，ODU可以由对业务和基础的信道类型自适应的FEC机制保 护。从而，固定大小的ODU可以由不同的信道类型和不同的FEC机制支持。这给ODU增加 了更多特点。通过为ODU/OUT引入类型和特点，人们得到了帧级别中的可用业务承载的更 丰富的储备，并最终提高了频谱使用的效率。
[0013] OTN架构总的说来基于通断技术，并且因此，假定了一个相当简单的物理层。那时 认为数字处理更可能发生在L2和高于L2的层。因此，由新的相干检测技术提供的可能性 和灵活性和现有严格的分层架构冲突。随着越来越多的软件涉及相干检测技术，需要上层 帧和底层复用之间的交互（其中包括传输/接收）以充分利用新技术的优势。修改OTN架 构以允许跨层信息传输是必要的以释放EON的全部潜力。
[0014] C.对0TN架构的修改
[0015] 当前的0TN架构总的来说是基于通断技术和基于上层的，这是因为在那个时候认 为数字处理仅发生在L2和高于L2的层。因此，其并没有考虑到在L1和低于L1的层提供 新的相干检测技术的可能性和灵活性。从而，0TN的现有的严格分层架构不允许涉及发射 机和接收机的上层数据帧和复用层之间的直接交互，因此使如上述设想的弹性操作变得困 难。所以，有必要修改0TN架构以允许从底部的WDM模块到0DU的组帧的跨层信息传输，且 反方向传输亦被允许。
[0016] 附图简述
[0017] 已经这样概况地描述了本发明，现在参照附图，这些附图不一定按比例绘制。附图 被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入且组成本说明书的一部分。附图示出了 所公开的实施例和/或方面，并且与说明书一起，用于解释范围由权利要求书所确定的本 发明的原理。
[0018] 在附图中：
[0019] 图1示出了在光传输网中的客户服务端的关联。
[0020] 图2示出从ODU k到OTMn. m的各层的实例。
[0021] 图3是截止到2012年向SG15提出的ODU到光学载波的映射的实例。
[0022] 图4是光谱2上的信道载波星座的示意图。
[0023] 图5是不同类型的（左）和特点（右）的灵活的数据单元格式。
[0024]图6是频谱效率和传输距离之间的等价性：DU=有固定比特的通用数据帧。
[0025]图7是各条线之间在线的一阶导数（斜率）方面的差异，其中，红线对应于保护带 被忽略时的多个平行频谱时隙。这造成最低的单信道频谱效率。绿线说明对于给定SE不 同带宽对应于不同的传输距离的选项，其可以这样被选择；即在斜率和胜任距离之间存在 映射。
【具体实施方式】
[0026] 本发明现在将参照附图在下文中被更加充分地描述，本发明的实施例的一些实例 在附图中被示出。应该理解的是，在此提供的附图和描述可能已被简化以说明与为了清楚 地理解本发明相关的元件，同时为了清楚的目的，去掉了在典型的自适应数据传输系统和 方法中提供的其他元件。本领域中的那些普通技术人员可认识到，其他元件和/或步骤可 能是期望的和/或必要的以实现在此描述的装置、系统和方法。然而，因为这样的元件和步 骤在本领域中是众所周知的，并且因为它们不利于更好地理解本发明，本文可不提供这些 元件和步骤