光调顶传输方法和系统 [技术领域]
本发明涉及一种光网络传输技术。
[背景技术]
进入90年代以来，伴随着WDM(波分复用)技术的飞速发展，与其应用相关的技术如信道监测技术的研究也已展开。传送网络监控信息的方法有三种，即采用特定波长的监控信道、调顶和段开销。调顶(Pilot Tone)是指：在发射机端的信号(主业务)上，叠加一小幅度的模拟或者数字信号作为调顶业务，在光传输通道上传输，完成光监控通道的功能。调顶业务的信息主要包括波长标识ID、状态信息、光通道连接、光通道质量等，通过它可以实现各信道状态的实时监测，在保证系统的安全可靠运行中具有重要的意义。
调顶技术的优点在于节省了光传输通道，在同一个光传输通道上同时承载着主业务和调顶业务两种业务。但因为主业务和调顶信号的频谱相互重叠，调顶信号相对主业务信号来说，就是噪声，调顶信号的加入，必然导致主业务信噪比的下降；主业务信号相对调顶来说，也是噪声，而且是无法抑制的噪声。怎样既提高调顶信号的信噪比，又减小对主业务灵敏度的影响，一直是调顶技术面临的难题。
目前，调顶数字信号的传输主要用到编码技术。其原理框图如图1所示。在发送端，用某种编码序列对原始监控信息进行编码。编码生成地数字序列调制激光器，将电信号转换为光信号，送上光纤线路。在接收端，将光信号转换为电信号，用滤波器提取调顶信号，并进行解码，恢复原始监控信息。
采用数字编码调顶的方案，其缺点在于编码序列的长度有限。调顶业务有效接收时，对主业务影响较大。如果编码序列很长的话，在对主业务影响不大的情况下，调顶业务信息量将会很小；如果编码序列比较短的话，则会增加调顶业务的误码率，不利于调顶业务的有效接收。
[发明内容]
本发明的目的在于针对现有技术中的缺陷，提供一种新型的光调顶传输方法和系统。
本发明的目的是这样实现的：构建一种光调顶传输方法，在发送端通过对包含监控信息的原始调顶信号进行物理特征的变换处理后，生成调顶信号再进行传输；在接收端通过与发送端相反的物理特征变换处理后恢复监控调顶信号。
根据上述方法，构建一种光调顶传输系统，包括信源装置，用于提供监控信息信号；信宿装置，用于接收监控信息信号；调制装置，用于将其接收的监控信息信号进行调制，得到调顶信号；电/光转换装置，用于将其接收的电信号转换成光信号；光纤，用于传输光信号；光/电转换装置，用于将其接收的光信号转换成电信号；信号提取装置，用于提取调顶信号；解调装置，用于将调顶信号解调成监控信息信号。
根据上述方法，构建另一种光调顶传输系统，包括信源装置，用于提供监控信息信号；信宿装置，用于接收监控信息信号；扩频装置，用于将其接收的监控信息信号进行扩频得到调顶信号；电/光转换装置，用于将其接收的电信号转换成光信号；光纤，用于传输光信号；光/电转换装置，用于将其接收的光信号转换成电信号；信号提取装置，用于提取调顶信号，并进行放大、滤波等处理；解扩装置，用于将调顶信号解扩，得到监控信息信号。
本发明因为采用了上述方案，与现有调顶技术相比，使得在给定的主业务上叠加调顶业务后，在主业务接收灵敏度下降相同的情况下，提高调顶业务的误码率性能指标，有效克服了载噪比的限制。在比较恶劣的信噪比条件下，仍然可以有效恢复调顶信息。
[附图说明]
图1是现有技术中基于数字编码调顶技术原理图。
图2是本发明基于数字调制的调顶技术原理图。
图3是本发明基于信号扩频的调顶技术原理图。
图4是本发明基于数字调制与扩频相结合的调顶技术原理图。
图5是本发明另一基于数字调制与信号扩频结合的调顶技术原理图。
[具体实施方式]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。
任何载波信号都有三个特征：振幅(A)、频率(f)和相位(P)。相应地，数字调制就有三种基本技术：振幅调制(ASK)、频率调制(FSK)和相位调制(PSK)。数字调制的基本作用是一种波形变换技术，把原来不适宜在给定信道传输的基带波形变换为另一种适合于信道传输的波形，并通过带宽和信噪比的可互换性提高信号的抗干扰性能。
如图2所示，在发送端，由FSK调制器对需要传输的监控信息进行FSK调制，将其调制到一个合适的载波(10MHz左右)上。然后用FSK调制信号调制激光器，进行电/光转换，将电信号转换为光信号。在该激光器上还要实现主业务信号的电/光转换。光纤中传输的光信号中既有主业务信息，又有调顶业务信息。在接收端，输入的光信号由一只光探测器(如光电二极管PD或雪崩光电二极管APD)实现光/电转换，转换成的电信号中含有主业务信号和调顶业务信号。调顶信号提取装置将调顶信号提取、放大后，由FSK解调器进行FSK解调后，即可恢复出监控信息。
如前所述，调制器和解调器所采用的调制方式，可以是振幅调制、频率调制、相位调制以及其他改进的数据调制方式中的一种或者若干种的结合。
如图3所示，在发送端，由扩频电路对需要传输的监控信息进行扩频及其它相关处理，然后用扩频过的信号调制激光器，进行电/光转换，将电信号转换为光信号。在该激光器上还要实现主业务信号的电/光转换。光纤中传输的光信号中既有主业务信息，又有调顶业务信息。在接收端，输入的光信号由一只光探测器(如光电二极管PD或雪崩光电二极管APD)实现光/电转换，转换成的电信号中含有主业务信号和调顶信号。调顶信号提取装置将调顶信号提取、放大后，由解扩及相关电路进行解扩及其它相关处理后，即可恢复出监控信息。
扩频通信技术，是把信息的频谱展宽进行传输的技术。其特征在于传输信息使用的射频带宽是信息带宽的几十倍甚至几千倍以上，其直接效果是带来了处理增益。由于扩频处理带来的处理增益，对传输线路上信号的信噪比的要求就可以适当降低，甚至允许传输线路上信号的信噪比小于1。例如，假设接收端调顶信号最小信噪比要求为20dB。我们用扩频技术对调顶信号进行处理，我们扩频系统处理增益为30dB。在线路上传输的调顶信号信噪比为-10dB时，接收端调顶信号信噪比就可以满足要求。也就是说，线路上信号功率比噪声功率还小10倍，在传输线路上调顶信号相对主业务信号的干扰大大减小了。同样道理，在传输线路上调顶信号相对主业务信号的干扰一定的情况下，接收端调顶信号信噪比就明显增大，信号接收误码率指标大大改善。
图4是调制与扩频技术并用的调顶方案，是图2与图3的结合。具体来说，是在图2的基础上增添了一道扩频与解扩的处理步骤。在发送端，由调制器对需要传输的监控信息进行调制，然后对该调制信号进行扩频、成形滤波等处理；载有监控信息的扩频信号即可作为调顶信号加在激光器上，进行电/光转换。在该激光器上还要实现主业务信号的电/光转换。光纤中传输的光信号中既有主业务信息，又有调顶业务信息。在接收端，输入的光信号由一只光探测器(如光电二极管PD或雪崩光电二极管APD)实现光/电转换，转换成的电信号中含有主业务信号和调顶信号。调顶信号提取装置将调顶信号提取、放大后，由解扩电路和解调器分别进行解扩和解调后，即可恢复出监控信息。
所述电/光转换装置包括激光器和阻容网络，所述调顶信号通过所述阻容网络加在激光器上。所述信号提取装置由一个阻容网络组成。所述信号提取装置还可以是一个电耦合(中周)装置。
图5与图4基本相同，只是把图4中的调制(解调)与扩频(解扩)步骤前后颠倒而已。
经过调制与扩频两个步骤的结合，可以在较低调顶深度的情况下，实现调顶信号的有效恢复，提高传输信号的抗干扰能力。在相同调顶深度的情况下，可以实现更高的误码率性能指标；并且可以不受现有专用集成电路芯片的性能限制。
除了上述的调制和扩频技术外，也可以通过软件编程，在光调顶系统中增加一些纠错、检错技术(如前向校正技术FEC、交织、扰码等)，进一步改善光调顶的性能指标，其步骤与基于调制和扩频技术的调顶方法相类似。