用于控制光网络中的光信号的方法和装置与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月25日提交的题为“methodsandapparatusesforcontrollingopticalsignalsinopticalnetworks”的美国专利申请序列第16/284,414号的优先权的权益，该美国专利申请的内容通过引用并入本文。

本发明总体上涉及光网络领域，并且特别地，涉及提高光网络中的光信号的性能。

背景技术：

典型的光网络诸如例如密集波分复用(densewavelengthdivisionmultiplex，dwdm)网络发射多个光信道信号。这些光信道信号中的每一个必须传播通过各种光网络元件例如光学滤波器。

为了满足对增加的容量和较高数据速率传输的当前需求，需要尽可能高的信号波特率。在光信道信号之间可以利用更窄且更稳定的保护频带来实现更高的波特率。然而，光网络元件易受温度变化、制造缺陷和其他各种因素的影响，所述其他各种因素可能导致光网络元件的透射率与所发射的光信道信号的频谱之间的相对频率偏移。这样的相对频率偏移的示例包括光学滤波器透射率与所发射的光信道信号的光信道频谱之间的相对频率偏移。这些相对频率偏移会改变光信道信号之间的保护频带并降低波特率，从而损害光网络的吞吐量性能。

技术实现要素：

本公开内容的目的是提供一种用于控制光信道信号以提高光网络的性能的技术。如本文所公开的装置、方法和系统允许减小光学滤波器透射率与所发射的光信道信号的光信道频谱之间的相对频率偏移，以提高光网络性能。

根据该目的，本公开内容的各个方面提供了用于发射和接收关于频率而抖动的光信道信号以及用于通过基于所测得的比特误码率对光网络设备进行调节来控制光信号的方法、系统和装置。

接收器被配置成：基于所测得的比特误码率，来确定是否需要对光信道频谱进行调节。光信道频谱可以通过朝向较高频率或较低频率移位而关于频率偏移。可以请求增加或减小原始信号参考频率，以减小相对频率偏移。发射器被指示增加光信道信号的原始信号参考频率或者减小原始信号参考频率。

同时或替选地，光学滤波器可以被指示通过增加或减小滤波器参考频率来使光学滤波器透射率移位，以减小相对频率偏移。

根据该目的，本公开内容的一方面提供了一种用于控制光网络中的光信道信号的方法，该光信道信号具有光信道频谱和原始信号参考频率。该方法包括：发射通过对光信道频谱关于频率进行交替失谐而获得的经抖动的光信道信号，经抖动的光信道信号的经抖动的信号参考频率在第一时间段期间被失谐至第一信号参考频率以及在第二时间段期间被失谐至第二信号参考频率，第一信号参考频率比第二信号参考频率低。该方法还包括：接收用于对光信道信号的光信道频谱关于频率进行移位的请求，该请求包括对光信道频谱关于频率进行移位的方向的指示；以及基于所接收到的请求来对光信道频谱关于频率进行移位。

用于对光信道信号的光信道频谱移位的请求可以包括：用于增加光信道频谱的原始信号参考频率的请求；或者用于减小光信道频谱的原始信号参考频率的请求。可以由数字信号处理器或者通过激光光源的失谐来数字地执行光信道频谱关于频率的失谐。可以由数字信号处理器数字地执行光信道频谱关于频率的失谐，以及可以由激光光源执行基于所接收到的请求来对光信道频谱关于频率进行移位。用于对光信道频谱进行移位的请求还可以包括频率调节步长。

该方法还可以包括接收用于对光信道信号的光信道频谱进行调节的请求，用于对光信道信号的光信道频谱进行调节的请求基于第二比特误码率与第一比特误码率之间的比特误码率差。可以对第一时间段期间的第一比特误码率进行测量以及求平均，并且可以对第二时间段期间的第二比特误码率进行测量以及求平均。该方法还包括基于所接收到的请求来对光信道信号的光信道频谱进行调节。

用于对光信道信号的光信道频谱进行调节的请求可以包括：用于增加光信道频谱的原始信号参考频率的请求；或者用于减小光信道频谱的原始信号参考频率的请求。可以响应于比特误码率差为负而接收用于增加原始信号参考频率的请求，以及可以响应于比特误码率差为正而接收用于减小原始信号参考频率的请求。用于对光信道频谱进行调节的请求还可以包括频率调节步长。第一时间段和第二时间段可以在监视时间段期间重复。

光信道信号可以为双载波光信号的第一载波，该双载波光信号包括第一载波和第二载波。第二载波可以具有第二光信道频谱和第二原始信号参考频率。该方法还可以包括：发射第二经抖动的载波，所述第二经抖动的载波从第二载波通过对第二光信道频谱关于频率进行交替失谐而获得，第二经抖动的光信道频谱具有第二经抖动的信号参考频率，该第二经抖动的信号参考频率：在第三时间段期间被失谐至第三信号参考频率，以及在第四时间段期间被失谐至第四信号参考频率；接收用于对第二载波的第二光信道频谱关于频率进行移位的请求，该请求包括对第二光信道频谱关于频率进行移位的方向的指示；以及基于所接收到的请求来对第二载波的第二光信道频谱关于频率进行移位。第三信号参考频率可以比第二原始信号参考频率低。第四信号参考频率可以比第二原始信号参考频率高。第四信号参考频率可以比第三信号参考频率高。

第一载波的第一抖动时段可以与第二载波的第二抖动时段不同。第一载波和第二载波可以正交地抖动。

根据本公开内容的其他方面，提供了一种用于光网络的装置。该装置包括：激光光源，被配置成生成具有光信道频谱的光信道信号；以及处理器。该处理器被配置成对光信道频谱关于频率进行抖动。经抖动的光信道信号具有经抖动的光信道频谱。经抖动的信号参考频率在第一时间段期间被失谐至第一信号参考频率，以及在第二时间段期间被失谐至第二信号参考频率，第二信号参考频率比第一信号参考频率高。处理器还被配置成：接收对光信道频谱关于频率进行移位的方向的指示；以及基于所述指示通过频率调节步长来对光信道频谱关于频率进行移位。

根据本公开内容的附加方面，提供了一种用于控制光网络中的光网络设备的方法。该方法包括接收经抖动的光信道信号。可以通过对光信道频谱关于频率进行抖动从光信道信号获得经抖动的光信道信号。经抖动的光信道信号具有经抖动的信号参考频率，该经抖动的信号参考频率在第一时间段期间的被失谐至第一信号参考频率，以及在第二时间段期间被失谐至第二信号参考频率，第二信号参考频率比第一信号参考频率高。该方法还包括：对第一时间段期间的经抖动的光信道信号的第一比特误码率进行测量以及求平均；以及对第二时间段期间的经抖动的光信道信号的第二比特误码率进行测量以及求平均。该方法还包括向光网络设备发送用于对光网络设备的操作进行调节的请求，用于对光网络设备的操作进行调节的请求基于第二比特误码率与第一比特误码率之间的比特误码率差。

光网络设备可以为发射器。用于对光网络设备的操作进行调节的请求还可以包括：用于对光信道信号的光信道频谱进行调节的请求。用于对操作进行调节的请求可以包括：基于比特误码率差为正或为负的指示。用于对光网络设备的操作进行调节的请求可以包括用于增加原始信号参考频率的请求，以及可以响应于比特误码率差为负而发送用于增加原始信号参考频率的请求。用于对光网络设备的操作进行调节的请求可以包括用于减小原始信号参考频率的请求，以及可以响应于比特误码率差为正而发送用于减小原始信号参考频率的请求。

经抖动的光信道信号可以为双载波光信号的第一经抖动的载波，并且比特误码率差可以为第一载波比特误码率差。双载波光信号可以包括第一经抖动的载波和第二经抖动的载波。第二经抖动的载波可以关于频率抖动。第二经抖动的载波可以具有第二经抖动的信号参考频率，该第二经抖动的信号参考频率在第三时间段期间被失谐至第三信号参考频率以及在第四时间段期间被失谐至第四信号参考频率。

用于对光信道信号的光信道频谱进行调节的请求还可以基于第四比特误码率与第三比特误码率之间的第二比特误码率差。当第二经抖动的载波参考频率被失谐至第三信号参考频率时，可以对第三比特误码率进行测量以及求平均，以及当第二经抖动的载波参考频率被失谐至第四信号参考频率时，可以对第四比特误码率进行测量以及求平均。

该方法还可以包括：对第三时间段期间的经抖动的光信道信号的第三比特误码率以及第四时间段期间的经抖动的光信道信号的第四比特误码率进行测量以及求平均；以及向光网络设备发送用于对光网络设备的操作进行调节的请求。用于对光网络设备的操作进行调节的请求可以基于下述：第一载波比特误码率差；第四比特误码率与第三比特误码率之间的第二载波比特误码率差；以及第三比特误码率与第一比特误码率之间的差。第一经抖动的载波和第二经抖动的载波可以正交地抖动。

经抖动的光信道信号可以在传播通过光学滤波器之后被接收。光网络设备可以为光学滤波器，以及用于对光网络设备的操作进行调节的请求还可以包括通过增加或减小光学滤波器参考频率来对光学滤波器的光学滤波器透射率进行移位的请求。用于对光网络设备的操作进行调节的请求可以基于比特误码率差为正或为负。用于对光网络设备的操作进行调节的请求可以包括比特误码率为正或为负的指示。根据本公开内容的其他方面，提供了用于光网络的另一装置。该装置包括：光电检测器，被配置成接收经抖动的光信道信号；以及处理器。经抖动的光信道信号具有经抖动的信号参考频率，该经抖动的信号参考频率在第一时间段期间被失谐至第一信号参考频率以及在第二时间段期间被失谐至第二信号参考频率，第二信号参考频率比第一信号参考频率高。该处理器被配置成：确定第一时间段期间的平均第一比特误码率以及第二时间段期间的平均第二比特误码率；以及生成用于对光网络设备的操作进行调节的请求以及向光网络设备发送用于对光网络设备的操作进行调节的请求，用于对光网络设备的操作进行调节的请求基于第二比特误码率与第一比特误码率之间的比特误码率差。

光网络设备可以为发射器。用于对光网络设备的操作进行调节的请求可以包括：用于对光信道信号的光信道频谱进行调节的请求。用于对光信道信号的光信道频谱进行调节的请求可以基于比特误码率差为正或为负。用于对光信道频谱进行调节的请求可以包括：用于增加光信道频谱的原始信号参考频率的请求；或者用于减小光信道频谱的原始信号参考频率的请求。可以响应于比特误码率差为负而生成用于增加原始信号参考频率的请求。可以响应于比特误码率差为正而生成用于减小原始信号参考频率的请求。用于对光信道频谱进行调节的请求可以包括比特误码率差为正或为负的指示。用于对光信道频谱进行调节的请求可以包括对光信道频谱关于频率进行移位的方向的指示。

光网络设备可以为光学滤波器，并且用于对操作进行调节的请求可以包括：通过对光学滤波器参考频率的增加或减小来对光学滤波器透射率关于频率进行移位的请求。用于对光网络设备的操作进行调节的请求可以基于比特误码率差为正或为负。光信道信号可以为双载波光信号的第一载波，经抖动的光信道信号可以为第一经抖动的载波，并且比特误码率差可以为第一载波比特误码率差。光电检测器还可以被配置成接收第一经抖动的载波和第二经抖动的载波，第二经抖动的载波可以具有经抖动的信号参考频率，该经抖动的信号参考频率在第三时间段期间被失谐至第三信号参考频率以及在第四时间段期间被失谐至第四信号参考频率，第四信号参考频率比第三信号参考频率高。处理器还可以被配置成：确定第三时间段期间的平均第三比特误码率以及第四时间段期间的平均第四比特误码率；以及生成用于对光网络设备的操作进行调节的请求并且向光网络设备发送用于对光网络设备的操作进行调节的请求，用于对光网络设备的操作进行调节的请求基于下述：第一载波比特误码率差；第四比特误码率与第三比特误码率之间的第二载波比特误码率差；以及第三比特误码率与第一比特误码率之间的差。

根据本公开内容的附加方面，提供了一种用于控制光网络中的光信道信号的方法，该光信道信号具有光信道频谱和原始信号参考频率。该方法包括发射通过对光信道频谱关于频率进行失谐而获得的经抖动的光信道信号，经抖动的光信道信号具有经抖动的信号参考频率，该经抖动的信号参考频率在第一时间段期间被失谐至第一信号参考频率，第一信号参考频率比原始信号参考频率低；以及该经抖动的信号参考频率在第二时间段期间被失谐至第二信号参考频率，第二信号参考频率比原始信号参考频率高。该方法还包括：接收用于对光信道信号的光信道频谱关于频率进行移位的请求，该请求包括对光信道频谱关于频率进行移位的方向的指示；以及基于所接收到的请求来对光信道频谱关于频率进行移位。

附图说明

根据结合附图进行的以下详细描述，本公开内容的特征和优点将变得明显，在附图中：

图1(现有技术)描绘了光网络的框图；

图2(现有技术)描绘了三度可重新配置的光分插复用器节点的框图；

图3描绘了根据本公开内容的各种实施方式的光链路；

图4示出了根据本公开内容的各种实施方式的相对频率偏移；

图5描绘了根据本公开内容的各种实施方式的所测得的作为发射器频率偏移的函数的比特误码率(biterrorrate，ber)的示例；

图6示出了根据本公开内容的各种实施方式的经抖动的光信道信号；

图7描绘了根据本公开内容的各种实施方式的作为时间的函数的经抖动的光信道信号的经抖动的信号参考频率；

图8描绘了示出根据本公开内容的各种实施方式的用于控制光网络中的光信道信号的方法的流程图；

图9描绘了示出根据本公开内容的各种实施方式的用于控制光网络设备的方法的流程图；

图10描绘了根据本公开内容的各种实施方式的对光信道信号的信号参考频率的调节的实验结果；

图11描绘了根据本公开内容的各种实施方式的对传播通过若干级联的波长选择开关(wavelengthselectiveswitches，wss)的光信道信号的信号参考频率的调节的实验结果；

图12描绘了根据本公开内容的各种实施方式的对传播通过若干wss且被调节的光信道信号所测得的光信噪比(opticalsignaltonoiseratio，osnr)损失；

图13a示出了根据本公开内容的各种实施方式的双载波光信号和光学滤波器透射率；

图13b描绘了根据本公开内容的各种实施方式的作为时间的函数的第一经抖动的载波信号的第一载波参考频率和第二经抖动的载波信号的第二载波参考频率。

应当理解，在整个附图和相应的描述中，相同的特征由相同的附图标记标识。此外，还应当理解，附图和随后的描述仅旨在用于说明性目的，并且这些公开内容并不旨在限制权利要求的范围。

具体实施方式

本公开内容涉及用于解决当前技术状态的缺陷的系统、方法和装置。为此，本公开内容描述了涉及减小光信道频谱与光学滤波器透射率之间的相对频率偏移从而允许较高的信号波特率并且因此提高光网络的吞吐量性能的系统、装置和方法。

如本文所使用的，术语“约”或“近似”是指相对于标称值的+/-10％变化。应当理解，无论是否特别地提及，这样的变化总是被包括在本文提供的给定值中。

如本文所提及的，光网络设备包括有源光网络部件和无源光网络部件中的至少一个中的一个或更多个。这些部件或模块通常是光网络的元件，包括但不限于光纤、光放大器、光学滤波器、wss、光链路、阵列波导光栅、激光光源、发射器和接收器。

在整个本公开内容中，术语“光信道信号”是指在特定载波频率下的经调制的光信号，即在光链路中承载的信号。类似地，术语“所发射的光信道信号”是指由光发射器发射至光链路中的光信道信号。术语“所接收到的光信道信号”是指在已经传播通过光链路之后由光接收器接收到的光信道信号。

另外，如下面所公开的，信号参考频率是指信号载波频率、信号中心频率和光信道频谱的最大值的频率中的至少一个，它们可以彼此一致或者可以彼此不同。应当理解，当光信道频谱关于频率位置移位时，信号参考频率相应地移位。此外，如下面所讨论的，滤波器参考频率是指光学滤波器中心频率和光学滤波器透射率的最大值(峰值)的频率中的至少一个，它们可以彼此一致或者可以彼此不同。应当理解，当光学滤波器透射率关于频率移位时，滤波器参考频率关于频率移位。

除非另外定义，否则本文所使用的所有技术术语和科学术语具有与所描述的实施方式所属的本领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。

现在参照附图，图1(现有技术)描绘了代表性光网络100的框图。通常，光网络100包括多个节点/元件，其中每个节点可以包括光分插复用器，诸如例如可重新配置的光分插复用器(reconfigurableopticaladd-dropmultiplexer，roadm)10。roadm10可以包括至少一个波长选择开关(wss)。光网络100还可以包括一个或更多个激光光源以及放大节点(为简单起见其已经被省略)。

光网络100通常被设计成发射多个光信道信号，其中，每个光信道信号根据诸如例如国际电信联盟电信标准化部门(internationaltelecommunicationuniontelecommunicationstandardizationsector，itu-t)频率网格的频率网格准则由信道带宽和信号中心频率来表征。

每个光信道信号具有光信道频谱。由频率间隔将两个相邻光信道信号的信道中心频率分隔开。由光信道频谱限定将两个相邻光信道信号分隔开的保护频带。

返回至图1，roadm10可以包括一个或更多个光学滤波器。通过非限制性示例的方式，roadm10的wss可以用作用于由wss路由的光信道信号的光学滤波器。这些光学滤波器中的每一个可以由光学滤波器透射率和滤波器带宽来表征。

图2描绘了三度roadm节点200的框图。roadm节点200包括wss222、223、224、225、226、227(在本文中也统称为wss220)、接收器rx212、214、216以及发射器tx213、215、217。发射器213、215、217可以包括例如激光光源(未示出)。

roadm节点200被配置成接收具有多个光信道信号的一个或更多个dwdm信号202、204、206。可以在接收器212、214、216处从dwdm信号202、204、206中分出(drop)一个或更多个光信道信号。wss220可以用作光学滤波器，以从dwdm信号202、204、206中选择一个或更多个光信道信号。roadm节点200还可以被配置成：添加由发射器213、215、217生成的一个或更多个光信道信号；以及允许光信道信号的通过。用作光学滤波器的wss220还可以在光信道信号已经由发射器213、215、217生成之后对光信道信号进行滤波。

所分出的光信道信号可以从光域转换为电域，以及所添加的光信道信号可以从电域转换为光域。除此以外，光信道信号以光域形式被切换或者通过。

如上所述，光信道信号和信号参考频率通常由诸如例如itu-t频率网格规范的频率网格准则来限定。然而，各种因素例如温度的变化、制造误差和发射器控制误差中的任意一个或更多个可能导致光信道频谱的失谐以及由发射器213、215、217发射的信号频率相对于itu-t网格频率的失谐。

此外，温度变化、制造误差和控制误差中的任意一个或更多个也可能损害光学滤波器的性能。这些因素还可能导致光学滤波器透射率的失谐以及滤波器频率相对于itu-t网格频率的失谐。

应当理解，光信道频谱和光学滤波器透射率中的至少一个的失谐可能导致相对频率偏移。这些相对频率偏移可能由于光学滤波器和发射光信道信号的发射器中的一者或两者而发生。例如，在发射器213、215、217中使用的激光光源的激光中心频率(或激光峰值频率)的准确度通常以+/-2.5ghz的精度指定。wss220的滤波器中心频率也以+/-2.5ghz的精度指定。然而，激光中心频率和滤波器中心频率两者都可以在不同的频率方向上失谐(即漂移(drift))。换句话说，激光中心频率可能增加而滤波器中心频率可能减小，或者激光中心频率可能减小而滤波器中心频率可能增加。这些失谐问题可能导致信号中心频率与滤波器中心频率之间的至少几ghz的相对频率偏移。

这样的相对频率偏移可能对光网络的性能造成显著的损伤。如上所述，相对频率偏移可能在光信道信号之间需要较大的保护频带，这进而导致较低的信号波特率。在现有技术的光网络中，可以实现附加的保护频带以解决相对频率偏移的不期望的影响。然而，对这样的保护频带的使用导致频谱带宽的低效使用，这是由于分配给保护频带的带宽不可以用于数据传输。

所公开的实施方式提供了涉及被配置成减轻在光信号传输期间在光信道频谱与光学滤波器透射率之间可能发生的相对频率偏移的实现方式的方法和系统。

应当理解，光信道频谱与光学滤波器透射率之间的相对频率偏移对应于信号参考频率与滤波器参考频率之间的相对频率偏移。这两者在本文中都被称为相对频率偏移。

还应当理解，尽管本文讨论了参考频率和相对频率偏移，但是通过使用本领域已知的频率到波长转换，本文所讨论的实施方式可以等同地应用于中心波长和相对波长偏移。

图3描绘了根据本公开内容的实施方式的具有发射器350和接收器360的光链路300，如本文描述的。如所示出的，所发射的光信道信号由发射器350生成。所接收到的光信道信号在传播通过光学滤波器355之后在接收器360处被接收，该接收器360在一些实施方式中可以是相干接收器。

发射器350可以具有：被配置成发射光信道信号的激光光源352；以及处理器诸如数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)354。接收器360可以具有：被配置成接收光信道信号的光电检测器362；以及接收器处理器364。发射器350和接收器360还可以具有其他部件，诸如例如，数模转换器(digital-to-analogconverters，dac)、驱动器和电光(electro-optic，eo)调制器，图3中未描绘。

图4示出了根据本公开内容的各种实施方式的相对频率偏移440。图4描绘了由发射器350发射的所发射的光信道信号的光信道频谱410以及光学滤波器355的光学滤波器透射率430。光信道频谱410和光学滤波器透射率430由于相对频率偏移440而彼此失谐。图4还示出了光信道信号的信号参考频率420以及滤波器参考频率435。在所示出的实施方式中，信号参考频率420是信号中心频率，并且滤波器参考频率435是滤波器中心频率。应当注意，在图4中提供了光信道频谱410的幅度和光学滤波器透射率430的幅度仅用于说明目的。

当光信道频谱410与光学滤波器透射率430相比移位时发生非对称滤波。频谱410和透射率430偏移的量被称为相对频率偏移440(在本文中也称为频率偏移440)。与不存在非对称滤波的传输——诸如例如当频率偏移440为零时——相比，这样的非对称滤波可能导致更高的损失。在示例性图4中，光信道频谱410的宽度与光学滤波器透射率430的宽度近似相同。因此，相对频率偏移440可能导致光网络中的信号传输的损伤。因此，需要减小相对频率偏移440。

在由本公开内容呈现的实施方式中，接收器例如接收器360可以被配置成对所接收到的光信道信号的比特误码率(biterrorrate，ber)进行测量。

图5描绘了所测得的作为发射器频率偏移的函数的ber500的示例。如本文所提及的，发射器频率偏移是所发射的光信道信号的中心频率与其标称值之间的频率差。如图5所提供的，所发射的光信道信号的中心频率的标称值是根据制造商的设置而最初由激光光源发射的光信道信号的频谱的中心频率。

在图5中描绘的ber测量中，光信号是34千兆波特(gbaud)16正交幅度调制(quadratureamplitudemodulation，qam)相干信号。使用通过对wss的使用而实现的光学滤波器。在测量期间，光学滤波器透射率关于频率是稳定的，并且因此，图5还示出了作为频率偏移440的函数的ber500。

图5示出了ber500通常随频率偏移440的绝对值的增加而增加。在频率偏移440近似为0时，ber500具有最小的ber505。在该特定测量中，光信道频谱410最初(在所发射的光信道信号的中心频率的标称值处)与光学滤波器透射率430失谐。与最小的ber505相比，光信道频谱410的这种最初失谐导致在零发射器频率偏移处的较高ber。

例如，如果滤波器参考频率435稳定且频率偏移440为负，则ber随信号参考频率420的增加而减小536。然而，如果滤波器参考频率435稳定且频率偏移440为正，则ber随信号参考频率420的增加而增加537。

如本文描述的系统和方法使用关于频率偏移440的ber500行为(如图5所示出的)，以使ber最小化或者将ber减小至可接受的水平。所公开的实施方式允许光信道频谱410及其信号参考频率420朝向信号目标参考频率失谐，从而将频率偏移440减小至近似0(或至少低于阈值)。

如本文所提及的，当ber500最低时，信号目标参考频率近似等于信号参考频率420的值。参照图5，信号目标参考频率是提供ber最小值505的信号参考频率420。还参照图4，如果光学滤波器透射率430和光信道频谱410两者都是对称的，则信号目标参考频率对应于滤波器参考频率435，并且因此提供零频率偏移440。

为了减少光网络中信号传输的损伤，本发明的实施方式可以帮助减少非对称滤波。可以通过对光信道频谱410进行移位使得其信号参考频率420(例如，信号中心频率)朝向信号目标参考频率移位来减少非对称滤波。当信号参考频率420与信号目标参考频率对准时，ber应达到其最小值505。

接收器360被配置成：确定光信道频谱410是否需要朝向较低频率或较高频率失谐以及因此确定信号参考频率420是否需要朝向较低频率或较高频率失谐。换句话说，接收器360被配置成确定信号参考频率420是否需要增加或减小。然后，接收器360向发射器350发送该信息以及对光信道频谱410进行移位的请求。

除了对光信道频谱410进行移位的请求之外，发射器350还可以从接收器360接收频率调节步长的值。替选地，发射器350可以具有预定的频率调节步长，如下面详细描述的。通过利用从接收器360接收到的指令对信号参考频率420进行逐步移位，发射器350被配置成减小ber并实现原始信号参考频率近似等于信号目标参考频率的传输。

为了确定信号参考频率420是否需要增加或减小，接收器360被配置成：在高于或低于信号参考频率420的频率下测量ber。

再次参照图4和图5，并且假定信号光谱410最初具有原始信号参考频率520，则接收器360被配置成：当所接收到的光信道信号失谐至第一信号参考频率521时测量ber1(在本文中也称为“第一ber”)；以及当所接收到的光信道信号失谐至第二信号参考频率522时测量ber2(在本文中也称为“第二ber”)。然后，接收器360被配置成：基于ber2与ber1之间的所确定的差来确定光信道频谱410是否需要朝向较高频率或较低频率移位以及因此确定原始信号参考频率520是否需要朝向较高频率或较低频率移位，反之亦然。应当注意，原始信号参考频率520、第一信号参考频率521和第二信号参考频率522在图5中参照其ber对发射器频率偏移的图形相关性的对应点来示出。

应当注意，滤波器参考频率435的漂移通常是慢过程(例如，约几分钟)。接收器360可以测量ber，使得信号参考频率420分别朝向第一信号参考频率521或第二信号参考频率522的减小以及增加对应于相对频率偏移440的增加量或减小量。假定滤波器参考频率435在ber测量期间是稳定的。

如果原始信号参考频率使得ber随原始信号参考频率的增加而增加，则ber2-ber1为正。如果ber2-ber1为正，则可以通过减小原始信号参考频率来减小相对频率偏移440。如果原始信号参考频率使得ber随原始信号参考频率的增加而减小，则ber2-ber1为负。如果ber2-ber1为负，则可以通过增加原始信号参考频率来减小相对频率偏移440。

在图5所示出的针对原始信号参考频率520的实施方式中，接收器350将确定所发射的光信道信号的原始信号参考频率520需要朝向较低频率移位，以减小频率偏移。

根据本技术，为了在接收器360处确定ber1和ber2，发射器350被配置成发射经抖动的光信道信号。

图6描绘了根据本文描述的技术的实施方式的光信道信号的抖动。图6还描绘了光学滤波器透射率630和滤波器参考频率635。

如本文所提及的，光信道信号的抖动被配置成以重复方式在较低频率与较高频率之间使光信道频谱相对于原始光信道频谱610交替地失谐。

为了获得经抖动的光信道信号600，由发射器350将光信道频谱610关于频率进行抖动。换句话说，为了获得经抖动的光信道信号600，并且因此获得经抖动的信号参考频率620，光信道频谱610通过抖动幅度δf(例如，信号参考频率达到第一信号参考频率521)顺序地且重复地失谐至较低频率，以及通过抖动幅度δf(例如，信号参考频率达到第二信号参考频率522)顺序地且重复地失谐至较高频率。

如图6所示出的，抖动幅度δf是施加至光信道频谱610的抖动的幅度并且对应于第二信号参考频率522与原始信号参考频率520之间的频率差。第二参考频率f1522与第一信号参考频率f2521之间的差可以近似为2*δf。例如，代表性抖动幅度δf可以近似为100mhz。

参照图6，在光信道频谱610通过抖动幅度δf失谐至较低频率时，光信道频谱610变为负失谐的光信道频谱611。在光信道频谱610通过抖动幅度δf失谐至较高频率时，光信道频谱610变为正失谐的光信道频谱612。

图7描绘了根据本文描述的技术的实施方式的作为时间的函数的经抖动的光信道信号600的经抖动的信号参考频率620。

经抖动的信号参考频率620在第一参考频率f1521与第二信号参考频率f2522之间抖动(交替)。

如上所述，第二参考频率f1522与第一信号参考频率f2521之间的差近似为2*δf，并且：

f1＝fc-δf，(1)

f2＝fc+δf.(2)

其中，fc为原始信号参考频率520。

应当理解，相应的函数可以用于在较短波长λs与较长波长λl之间变化的信号中心波长λc。

还应当理解，整个光信道频谱610被抖动并且因此与信号参考频率fc520一起失谐。光信道频谱610的抖动在图6中通过负失谐的光信道频谱611和正失谐的光信道频谱612而示出。

再次参照图5至图7，在第一时间段731期间，信号参考频率调谐至第一信号参考频率521。在第二时间段732期间，信号参考频率调谐至第二信号参考频率522。在所示出的实施方式中，第一信号参考频率521比第二信号参考频率522低。如上所述，第一信号参考频率521可以比原始信号参考频率520低抖动幅度δf，并且第二信号参考频率522可以比原始信号参考频率520高抖动幅度δf。

在抖动时段734期间，经抖动的信号参考频率620在第一时间段731期间失谐至第一参考频率f1521，并且在第二时间段732期间失谐至第二信号参考频率f2522。如图7所描绘的，抖动时段734包括第一时间段731和第二时间段732两者。抖动时段734可以是例如0.01秒(对应于1/(100hz))。抖动时段734可以在监视时间段期间每0.01秒重复。第一时间段731可以近似等于第二时间段732。

为了避免由于频率抖动而引起的损失，可以例如通过接收器360的特性来限定第一信号参考频率521与第二信号参考频率522之间的最大摆率(slewrate)。过渡时间段733的持续时间可以被选择，使得接收器360可以跟踪频率变化而没有附加的损失。作为非限制性示例，第一时间段731可以为8毫秒，并且过渡时间段733可以为1毫秒。应当理解，可以使用不同长度的第一时间段731和过渡时间段733，以提供信号参考频率620的失谐的高周期性(例如，抖动时段734为0.01秒)并且同时减少附加的损失。

频率抖动可以在监视时间段期间持续。监视时间段比若干抖动时段734长。监视时间段可以是例如若干秒或若干分钟。

为了提高测量的准确度以及减少噪声对ber测量的影响，在监视时间段期间对ber进行多次测量，并且对结果进行平均。例如，在第一时间段731期间对第一ber(ber1)进行多次测量，并且然后对其进行平均。可以在第二时间段732期间对第二ber(ber2)进行多次测量，并且然后对其进行平均。

图8描绘了示出根据本文描述的技术的实施方式的用于控制光网络中的光信道信号的方法800的流程图。

发射器350生成805原始光信道信号，并且然后生成810经抖动的光信道信号600。发射器350将频率抖动施加于光信道信号，使得经抖动的光信道信号600在第一时间段731期间具有第一信号参考频率521以及在第二时间段732期间具有第二信号参考频率522。这样的频率失谐模式重复并且频率抖动在监视时间段期间持续。在该监视时间段期间，发射器350将经抖动的光信道信号600发射820至光链路。

换句话说，经抖动的信号参考频率在第一信号参考频率521与第二信号参考频率522之间交替(振荡)。

频率抖动可以由位于发射器350中的激光光源352执行。可以例如通过改变施加至激光光源352的电流、通过改变温度或者使用本领域已知的其他方法来使光信道频谱失谐并且因此使激光参考频率(例如，激光中心频率和激光峰值频率中的一者或两者)失谐。激光参考频率可以被顺序地和重复地失谐，使得其在第一信号参考频率521与第二信号参考频率522之间抖动。替选地，可以通过发射器的dsp354中的频率失谐来数字地执行频率抖动。

在监视时间段结束825之后，发射器350被配置成：从接收器360接收830用于基于ber差对所发射的光信道信号的原始光信道频谱进行调节的请求357。ber差被确定为第二ber(ber2)与第一ber(ber1)之间的差，其中在第一时间段731期间对第一ber进行测量以及求平均，并且在第二时间段732期间对第二ber进行测量以及求平均。

用于对光信道频谱进行调节的请求可以是用于对光信道频谱进行移位的请求。用于对光信道频谱进行移位的请求可以包括：光信道频谱关于频率的移位的方向的指示；或者类似地原始信号参考频率的移位的方向的指示。应当理解，光信道频谱关于频率的移位以及原始信号参考频率关于频率在同一方向上的移位对ber提供相同的影响。

光信道频谱关于频率的移位(或原始信号参考频率的移位)的方向可以为正，这对应于光信道频谱(或原始信号参考频率)朝向较高频率的移位。光信道频谱关于频率的移位(或原始信号参考频率的移位)的方向可以为负，这对应于光信道频谱(或原始信号参考频率)朝向较低频率的移位。

例如，移位的方向的指示可以是允许发射器350确定移位应该为正还是为负或者光信道频谱(或原始信号参考频率)是否不应该移位的任意指示。用于对光信道频谱进行调节的请求可以包括由接收器360确定的ber差是为正还是为负的指示。

用于对光信道频谱进行调节的请求可以包括将原始信号参考频率520移位至较高频率或较低频率的请求。参照图5和其中描绘的原始信号参考频率520的ber，发射器350可以接收用于减小原始信号参考频率520的请求。

响应于所接收到的请求，发射器350根据从接收器360接收到的指令357，通过频率调节步长δf对原始信号参考频率520进行移位840。

频率调节步长δf可以在发射器350处预先确定，从接收器360发送(例如，与用于调谐原始信号参考频率的请求一起)，或者在发射器350处基于抖动幅度δf确定。

例如，频率调节步长可以近似等于抖动幅度δf或者可以比抖动幅度δf长或短。频率调节步长δf可以近似等于两个抖动幅度2*δf。频率调节步长δf可以例如为约0.1ghz或为约0.2ghz。

在从接收器360接收到指令之后，发射器350对光信道频谱610进行移位。发射器350通过频率调节步长δf将原始信号参考频率520移位至经调节的信号参考频率533。

应当注意，术语“原始信号参考频率”在本文中用于指代在没有频率抖动的情况下或者在频率抖动之前由发射器350生成的光信道信号(在本文中也称为“原始光信道信号”)的信号参考频率。基于从接收器360接收到的请求，发射器350可以通过频率调节步长来将原始信号参考频率朝向经调节的信号参考频率移位。该经调节的信号参考频率变为用于下一频率调节的新的原始信号参考频率。可以重复基于ber差利用频率调节步长进行的频率调节，直至原始信号参考频率变得近似等于信号目标参考频率为止。

还应当注意，本文中关于光信道信号的信号参考频率的抖动使用术语“失谐(detuning)”、“失谐(detuned)”、“失谐(detune)”。本文中关于在从接收器接收到指令之后由发射器对频率调节步长的应用使用术语“移位(shifting)”、“移位(shifted)”、“移位(shift)”。应当理解，当可以使用本领域已知的相同技术来执行光信道信号的抖动时，通过使原始信号参考频率移位和失谐来增加或减小原始信号参考频率。

例如，可以通过位于发射器350中的激光来执行原始信号参考频率520的移位和失谐中的一个或更多个。可以例如使用电流的变化、温度的变化或者使用用于使激光参考频率移位的本领域已知的其他方法来对光信道频谱进行移位、失谐或者移位和失谐两者，并且因此对激光参考频率进行移位、失谐或者移位和失谐两者。替选地，可以通过使用位于发射器350中的dsp354对光信道频谱进行数字地移位和失谐之一，并且因此对原始信号参考频率520进行数字地移位和失谐之一。

例如，可以数字地执行光信道信号的频率抖动，而可以在从接收器350接收到请求之后通过位于发射器350中的激光光源352对原始信号参考频率520进行移位。

图9描绘了示出根据本文描述的技术的实施方式的用于控制光网络设备的方法900的流程图。接收器360例如在光电检测器362处接收910抖动光信道信号620。然后，接收器360对ber进行测量920。例如，可以由接收器处理器364确定ber。

每当信号参考频率520被失谐至第一信号参考频率521(ber1)或第二信号参考频率522(ber2)时，对ber进行测量920。这些测量与频率抖动同步地执行，使得接收器360可以彼此分别地测量和收集ber1和ber2的值。

可以使用不同的技术来通知接收器360信号参考频率变化。例如，发射器350可以向接收器360发送关于从第一信号参考频率521失谐至第二信号参考频率522的参考频率的开销比特的信息，以及发射器350可以向接收器360发送关于从第二信号参考频率522失谐至第一信号参考频率521的参考频率的开销比特的信息。

为了检测信号参考频率已经从第一信号参考频率521失谐至第二信号参考频率522以及信号参考频率已经从第二信号参考频率522失谐至第一信号参考频率521，也可以使用在相干接收器360处的本地振荡器频率偏移(localoscillatorfrequencyoffset，lofo)相干检测。

接收器360分别地对ber1值和ber2值进行求平均930，在监视时间段期间对每个值进行多次测量，以提高信噪比。对ber值进行求平均可以有助于使ber测量中的自然波动平滑。

对于每个监视时间段，从平均ber1和平均ber2获得平均ber差δber：

δber＝ber2-ber1，(3)

其中，ber2是在第二时间段732期间计算出的平均ber，并且ber1是在第一时间段731期间计算出的平均ber。

然后，对ber差δber进行分析。如果接收器360确定935ber差δber为正，即δber>0，则信号参考频率520比信号目标参考频率高。因此，如果δber为正(δber>0)，则接收器360生成940用于使光信道频谱610移位至较低频率并且因此使原始信号参考频率520移位至较低频率的请求。然后，接收器360向发射器350发送960所生成的请求(指令)以减小ber。

如果接收器360确定935ber差δber为负，即δber<0，则相对频率偏移为负。信号参考频率比信号目标参考频率低。因此，如果δber<0，则接收器360生成950用于使光信道频谱610移位至较高频率并且因此使原始信号参考频率520移位至较高频率的请求。然后，接收器向发射器350发送960所生成的请求以减小ber。

如上所述，由发射器350从接收器360接收到的请求可以包括频率调节步长δf的值。

从接收器360向发射器350可以发送指令(所生成的请求)357，并且信号参考频率520通过在一个频率调节步长δf之后又一频率调节步长δf进行移位，直至使ber最小化为止。

在一些实施方式中，接收器360可以被配置成收集和存储970至少一个δber值。δber值的收集和存储可以允许接收器360将ber差的当前值δber(当前)与ber差的先前值δber(先前)进行比较932，即，将ber差的当前值δber(当前)与在先前监视时间段期间测量的ber差进行比较932。例如，如果δber(当前)具有与δber(先前)不同的符号，并且δber(当前)的绝对值比δber(先前)的绝对值小，则接收器360可以放弃向发射器350发送任何请求。

在一些实施方式中，接收器350还可以将δber(当前)与预定最小ber进行比较，以确定是向接收器350发送指令还是放弃向接收器350发送指令。

在一些实施方式中，接收器360可以被配置成确定相对ber变化γ：

例如，接收器360可以将相对ber变化与预定阈值相对ber变化th进行比较。例如，如果γ>＝th，则接收器360可以指示发射器350减小信号参考频率520。如果γ<＝-th，则接收器360可以指示发射器350增加信号参考频率520。如果-th<γ<th，则接收器可以放弃指示发射器350改变信号参考频率520。

在至少一个实施方式中，接收器360还可以指示光学滤波器的控制器来对光学滤波器的操作进行调节。可以通过增加或减小光学滤波器参考频率435、635来请求光学滤波器以使光学滤波器透射率430、630移位，以减小ber。发送至光学滤波器的控制器的请求可以指示光学滤波器透射率430、630关于频率的移位的方向。请求可以包括光学滤波器参考频率435的所期望的增加或减小的指示。该请求可以是所确定的ber差是为正还是为负的指示。如果在光链路300中存在一个光学滤波器，则这样的技术可以是实际的。除了指示发射器350来对所发射的光信道信号进行调节之外，还可以对光学滤波器的控制器进行指示。

图10描绘了根据本文描述的技术的实施方式获得的对信号参考频率520的调节以使ber最小化的实验结果。图10描绘了在第一实验1010中测得的ber和在第二实验1020中得的ber。信号参考频率520在第一实验1010中最初有意地偏移至约-5ghz。在第二实验1020中，信号参考频率520最初有意地偏移至约+5ghz。

响应于从接收器360接收到的请求，每当原始信号参考频率520在发射器350处通过频率调节步长δf被移位时，对ber进行测量。本文所公开的实施方式允许成功地减小所接收到的光信道信号的ber。

当光信号必须穿过若干光学滤波器时，可以使用所公开的实施方式。可以减小ber以及信号参考频率关于滤波器参考频率的平均值的频率偏移。

图11描绘了根据本文描述的技术的实施方式的对通过若干级联的wss传播的光信道信号的信号参考频率的调节的实验结果。经抖动的光信道信号通过若干级联的wss从发射器350发射至接收器360。如本文描述的，基于所测得的ber差，接收器360指示发射器350来对信号参考频率520进行移位。

图11描绘了所测得的作为发射器频率偏移的函数的q因子(q-factor)1100。每当原始信号参考频率520已经被移位时对q因子1100进行测量。经抖动的光信道信号传播通过6个wss(曲线1106)、8个wss(曲线1108)、10个wss(曲线1110)、12个wss(曲线1112)和14个wss(曲线1106)。图11示出了当光链路300具有若干光学滤波器时，本文所公开的实施方式可以允许对光信道频谱610进行调节并且因此对信号参考频率520进行调节。

图12描绘了根据本文描述的技术的实施方式的在所接收到的光信道信号已经传播通过若干wss并且被调节之后针对所接收到的光信道信号而测得的osnr损失。关于经抖动的光信道信号传播通过的级联的wss的数量(6、8和10)描绘了osnr损失。

所发射的光信道信号的信号参考频率最初相对于标称发射器频率偏移-2.5ghz(曲线1210)和+2.5ghz(曲线1220)。利用信号参考频率520与级联的wss的滤波器参考频率的平均值之间的零频率偏移对曲线1230进行测量。虚线曲线1240表示根据本文描述的技术在对所发射的光信道信号的信号参考频率的调节之后所接收到的光信道信号的osnr损失。

图12示出了可以根据本文描述的技术的实施方式来对最初失谐的信号参考频率进行调节并且因此对最初失谐的光信道频谱进行调节以减少osnr损失。在调节之后针对所接收到的光信道信号测得的osnr损失1240的水平与当所发射的光信道信号的频率偏移近似为零时测得的osnr损失1230近似一致。

所公开的实施方式可以应用于双载波光信号传输。通过发射被捆绑为一个信道的两个载波来实现双载波传输。两个载波在它们之间具有减小的间隔。

图13a描绘了根据本文描述的技术的实施方式的具有被捆绑为一个信道的两个载波的双载波光信号1300。第一载波1310和第二载波1320在一个信道中传输，并且由具有光学滤波器透射率1330的一个光学滤波器滤波。例如，第一载波1310和第二载波1320可以是两个200gbps信号，以形成一个400gbps信道。

图13b描绘了根据本文描述的技术的实施方式的在第一经抖动的载波中作为时间的函数的第一载波参考频率1315以及在第二经抖动的载波中作为时间的函数的第二载波参考频率1325。为了避免两个载波的检测之间的干扰，可以正交地施加抖动。两个载波1310、1320可以具有不同的抖动周期：第一载波1310的第一抖动周期1311可以与第二载波1320的第二抖动周期1321不同。例如，抖动频率步长可以更频繁地施加于第二载波1320，如图13b所示出的。例如，一个载波信号可以具有0.01秒的第一抖动周期1311，以及另一载波信号可以具有0.005秒的第二抖动周期1321。

频率抖动可以施加于具有不同时间段1317、1327、1318、1328的第一载波1310和第二载波1320。例如，与用于施加于第二载波1320的抖动的第三时间段1327和第四时间段1328相比，用于施加于第一载波1310的抖动的第一时间段1317和第二时间段1318可以更长，如图13b所示出的。

如本文描述的频率抖动可以用于平衡双载波光信号传输中的串扰和滤波。所公开的实施方式允许分别地针对每个载波1310、1320减小传输损伤并且针对双载波光信号1300减小传输损伤。

接收器360可以在监视时间段期间对第一载波1310的ber(第一ber和第二ber)和第二载波1320的ber(第三ber和第四ber)分别地进行多次测量。可以在第三时间段1327期间对第三ber进行测量以及求平均，并且可以在第四时间段1328期间对第四ber进行测量以及求平均。

然后，接收器360可以根据上面所描述的技术来分别地针对每个载波1310、1320确定是否使第一载波1310的第一光信道频谱和第二载波1320的第二光信道频谱移位。然后，接收器360可以向发射器350发送用于对第一载波1310的第一光信道频谱和第二载波1320的第二光信道频谱关于频率进行移位的请求。该请求可以包括对第一载波1310的第一光信道频谱关于频率进行移位的方向和对第二载波1320的第二光信道频谱关于频率进行移位的方向的指示中的至少一个。

除了确定是否使第一载波1310的第一光信道频谱移位和如何使第一载波1310的第一光信道频谱移位以及是否使第二载波1320的第二光信道频谱移位和如何使第二载波1320的第二光信道频谱移位之外，可以将针对第一载波1310测得的ber的值与针对第二载波1320测得的ber的值进行比较。针对两个载波的ber的这样的比较可以有助于平衡双载波光信号传输中的串扰和滤波两者。

接收器360可以确定第一载波1310的ber的值(例如，第一ber、第二ber或它们的平均值)与第二载波1320的ber的值(例如，第三ber、第四ber或者它们的平均值)之间的差，并且将它们进行比较。例如，接收器360可以确定第一ber与第三ber之间的差。替选地，接收器360可以确定第一载波1310的ber的平均值与第二载波1320的ber的平均值之间的差，并且可以当生成用于对光网络设备的操作进行调节的请求时使用该差。

如果在第一载波1310的ber的平均值与第二载波1320的ber的平均值之间确定的差比阈值载波ber差高，并且第一载波1310的ber和第二载波1320的ber均比阈值载波ber高，则接收器360可以请求发射器350对第一载波1310和第二载波1320进行调节。如果这样的差为约阈值载波ber差或小于阈值载波ber差，并且第一载波1310的ber和第二载波1320的ber均为约阈值载波ber或小于阈值载波ber，则接收器360可以放弃向发射器350发送请求。

本领域技术人员将理解，在上面所描述的实施方式中，减轻了非对称滤波的影响。当光信号具有相对于光滤波器透射率偏移(偏移了相对频率偏移)的频谱时，可能发生非对称滤波。即使光信号频谱和光透射率在传输的时间对准，在传输期间也可能存在信号频谱的移位。由于在系统的部署期间这些偏移不能被完全地建模，因此本文提供了减轻非对称滤波的动态方法。光学滤波器透射率与信号频谱之间的未对准产生可以在接收器处测得的ber。接收器可以对ber进行测量，并且然后可以请求发射器开始抖动光信号。信号的抖动产生利用一系列不同的信号参考频率进行发射的信号。这具有使光信号频谱的位置略微移位的效果。随着抖动进展，光信号频谱可以变得与滤波器透射率更对准。在该进展期间，接收器能够观察ber的变化。当所接收到的信号具有最小ber或者至少低于阈值的ber时，接收器可以通知发射器。在一些实施方式中，接收器还可以向发射器指示其中用于对信号进行抖动的方向。在抖动进展期间所发射的信号可以被称为经抖动的信号，并且所发射的信号可以具有经抖动的信号参考频率。

如本文所描述的技术可以以类似的方式应用于在一个光信道中具有任意数目的载波的光信号传输。可以正交地施加多个载波的抖动，以避免载波之间的干扰。

应当理解，如本文所描述的方法可以使用其上存储有计算机可执行指令的非暂态计算机可读介质完全地或部分地实现。当由处理器执行时，计算机可执行指令使处理器完全地或部分地执行这些方法。

应当理解，所公开的方法和装置的操作和功能可以通过基于硬件的元件、基于软件的元件、基于固件的元件和它们的组合来实现。这样的操作性替选方案不以任何方式限制本公开内容的范围。

还应当理解，尽管已经参照具体的特征、结构和实施方式描述了本文所呈现的实施方式和原理，但是明显的是可以在不脱离这样的公开内容的情况下进行各种修改和组合。因此，说明书和附图仅被视为由所附权利要求书限定的原理的说明，并且被预期涵盖落入本公开内容的范围内的任何和所有修改、变型、组合或等同内容。