光通信系统、子速率复用解复用装置及其方法.pdf

本发明涉及光通信系统，公开了一种光通信系统、子速率复用解复用装置及其方法，使得光通信系统能够利用现有的光纤网络更好满足城域网通信的需求。这种光通信系统包含以光纤连接的光发送模块和光接收模块，光发送模块用于将输入的电信号转换为光信号并通过光纤传输到光接收模块，光接收模块用于将收到的光信号转换为电信号输出，光纤中传输的光信号中至少有一个波长的数据传输速率在5Gb/s左右，在光发送模块和光接收模块之间还可包含一个或多个用于放大光信号的光放大器。

1.  一种光通信系统，包含以光纤连接的光发送模块和光接收模块，所述光发送模块用于将输入的电信号转换为光信号并通过所述光纤传输到所述光接收模块，所述光接收模块用于将收到的所述光信号转换为电信号输出，其特征在于，所述光纤中传输的光信号中至少有一个波长的光信号的数据传输速率为5Gb/s±1Gb/s。

2.  根据权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，在所述光发送模块和所述光接收模块之间还可包含一个或多个用于放大所述光信号的光放大器。

3.  根据权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述光通信系统是波分多路复用系统。

4.  根据权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号是由多个速率相同或不同的低速率信号复用而成。

5.  根据权利要求4所述的光通信系统，其特征在于，所述的多个速率相同或者不同的低速率信号是指2个传输速率为2.5Gb/s的信号或4个千兆以太网信号。

6.  根据权利要求4所述的光通信系统，其特征在于，当所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号是由两个格式为STM-16的低速信号通过间插复用合成时，所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号的精确传输速率是4.97664Gb/s；
当所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号是由两个格式为STM-16的低速信号通过间插复用合成并增加采用RS(255，239)编码的前向误码校正码时，所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号的精确传输速率是5.332114Gb/s。

7.  一种子速率复用装置，其特征在于，包含：
复用模块，用于对输入的一组低速率的并行信号进行并串转换，输出一路速率为5Gb/s±1Gb/s的电信号；
光发送模块，用于将来自所述复用模块的速率为5Gb/s±1Gb/s的电信号转换为同样速率的光信号输出。

8.  根据权利要求7所述的子速率复用装置，其特征在于，所述装置还包含：
2个2.5Gb/s数据传输模块，用于发送总速率为2.5Gb/s的同步数字系列并行信号；
总线转换和间插模块，用于将来自2个所述2.5Gb/s数据传输模块的总速率为2.5Gb/s的并行信号转换为一组总速率为5Gb/s±1Gb/s的并行信号，输出到所述复用模块。

9.  根据权利要求8所述的子速率复用装置，其特征在于，所述总线转换和间插模块通过位间插或字节间插的方式实现2组总速率为2.5Gb/s的并行信号到1组总速率5Gb/s±1Gb/s的并行信号的转换。

10.  根据权利要求8所述的子速率复用装置，其特征在于，所述2.5Gb/s数据传输模块包含2个千兆以太网光收发一体模块、2个千兆以太网物理层接口模块和1个业务封装映射和成帧模块，其中，
所述千兆以太网光收发一体模块，用于将外部输入的千兆以太网业务光信号转换为业务电信号；
所述千兆以太网物理层接口模块，用于将来自所述千兆以太网光收发一体模块的符合千兆媒体无关接口的业务电信号转换为符合千兆物理编码子层接口的千兆以太网物理层电信号；
所述业务封装映射和成帧模块，用于对来自2个所述千兆以太网物理层接口模块的千兆以太网物理层电信号进行封装、映射和成帧，输出到所述总线转换和间插模块。

11.  根据权利要求10所述的于速率复用装置，其特征在于，所述封装使用通用成帧规程协议、或高级数据链路控制协议、或在同步数字系列上的链路接入规程协议中的任意一种。

12.  一种子速率解复用装置，其特征在于，包含：
光接收模块，用于把输入的5Gb/s±1Gb/s光信号转化为电信号输出；
时钟和数据恢复及解复用模块，用于对来自所述光接收模块的电信号进行时钟提取、数据恢复、信号解复用和串并转换。

13.  根据权利要求12所述的子速率解复用装置，其特征在于，所述装置还包含：
2个2.5Gb/s数据传输模块，用于接收总速率为2.5Gb/s的同步数字系列并行信号；
总线转换和间插模块，用于将来自所述时钟和数据恢复及解复用模块的一组总速率为5Gb/s±1Gb/s的并行信号转换为2组总速率为2.5Gb/s的并行信号，分别输出到2个所述2.5Gb/s数据传输模块。

14.  根据权利要求12所述的子速率解复用装置，其特征在于，所述总线转换和间插模块通过位间插或字节间插的方式实现1组总速率5Gb/s±1Gb/s的并行信号到2组总速率为2.5Gb/s的并行信号的转换。

15.  根据权利要求13所述的子速率解复用装置，其特征在于，所述2.5Gb/s数据传输模块包含2个千兆以太网光收发一体模块、2个千兆以太网物理层接口模块和1个业务封装映射和成帧模块，其中，
所述业务封装映射和成帧模块，用于对来自所述总线转换和间插模块的电信号进行帧搜索、解映射和解封装，分2路分别输出到2个所述千兆以太网物理层接口模块；
所述千兆以太网物理层接口模块，用于将来自所述业务封装映射和成帧模块的符合千兆物理编码子层接口的千兆以太网物理层电信号转换为符合千兆媒体无关接口的业务电信号；
所述千兆以太网光收发一体模块，用于将来自所述千兆以太网物理层接口模块的业务电信号转换为光信号输出。

16.  根据权利要求15所述的子速率解复用装置，其特征在于，所述解封装使用通用成帧规程协议、或高级数据链路控制协议、或在同步数字系列上的链路接入规程协议中的任意一种。

17.  根据权利要求13所述的子速率解复用装置，其特征在于，所述总线转换和间插模块根据性能监控字节或空余字节进行标识和监控，保证输出到2个2.5Gb/s数据传输模块的信号的正确性。

18.  根据权利要求17所述的子速率解复用装置，其特征在于，
所述性能监控字节或空余字节可以是同步数字系列信号的J0字节和帧丢失告警。

19.  一种光通信网络中的多业务数据信号汇聚方法，其特征在于，包含以下步骤：
对所述业务数据信号进行封装、映射后组成待传输的数据帧；
对所述数据帧进行复用处理后转换为传输速率为5Gb/s±1Gb/s的光信号向目的节点传输。

20.  根据权利要求19所述的多业务数据信号汇聚方法，其特征在于，所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号是由多个速率相同或不同的低速率信号合并而成。

21.  根据权利要求20所述的多业务数据信号汇聚方法，其特征在于，所述的多个速率相同或者不同的低速率信号是指2个传输速率为2.5Gb/s的信号或4个千兆以太网信号。

22.  根据权利要求19所述的多业务数据信号汇聚方法，其特征在于，所述封装和解封装使用通用成帧规程协议、或高级数据链路控制协议、或在同步数字系列上的链路接入规程协议中的任意一种。

23.  一种通信网络中从高速率信号中解复用低速率信号的方法，其特征在于，包含以下步骤：
在发送端把至少两个所述低速率信号复用成一个所述高速率信号，并为所述每个低速率信号的数据帧加上不同的标识；
在接收端将所述高速率信号解复用成所述至少两个低速率信号的数据帧，根据所述数据帧内的告警信号判断数据帧分离的正确性；
在接收端根据所述标识判断所述低速率信号解复用的正确性。

24.  根据权利要求23所述的从高速率信号中解复用低速率信号的方法，其特征在于，所述方法还进一步包含以下步骤：
当出现所述告警信号时，将数据帧内的数据进行倒换；
当收到的所述标识不正确时，对各路所述低速率信号的次序进行倒换。

25.  根据权利要求23所述的从高速率信号中解复用低速率信号的方法，其特征在于，所述高速率信号可以由所述低速率信号通过位间插或者字节间插或者其他间插方式间插复用而成。

26.  根据权利要求23所述的从高速率信号中解复用低速率信号的方法，其特征在于，所述标识可以是同步数字系列的J0字节或者其他多个空余字节的不同的内容；所述告警信号可以是同步数字系列的帧丢失告警信号。

光通信系统、子速率复用解复用装置及其方法
技术领域
本发明涉及光通信系统，特别涉及应用于城域网的光通信系统以及该系统中的通信装置。
背景技术
同步数字系列(Synchronous Digital Hierarchy，简称“SDH”)是一种光纤通信系统中的数字通信体系，是国际电信联盟-电信标准部(InternationalTelecommunication Union Telecommunication Standardization Sector，简称“ITU-T”)于1988年正式推荐的一套国际标准。SDH既是一个组网原则，又是一套复用的方法。在SDH基础上，可以建成一个灵活、可靠、能够进行遥控管理的全国电信传输网以至全世界的电信传输网。这个传输网可以很方便地扩展新业务，还可以使不同厂家生产的设备进行互通使用。
过去的光纤通信系统没有一套国际上统一的标准，都是由各个国家各自开发出不同的系统，称为准同步数字系列(Plesiochronous Digital Hierarchy，简称“PDH”)。因此，各国所采用的速率(传输信号的速度)、线路码型、接口标准、结构都不相同。无法在光路上实现不同厂家设备的互通和直接联网，造成许多技术上的困难和费用的增加。
SDH是为了克服PDH的缺点而产生的，是先有一个明确的目标再定规范然后研制设备。这样就可以按更完善的方式设定未来通信网要求的系统和设备。
SDH有以下主要的特点：
(1)在全世界范围统一了体系中各级信号的传输速率。SDH定义的速率为N*155.520Mb/s(Mb/s表示每秒钟传输的兆比特数，比特是量度信息的单位，N＝1，2，3，......)。最常见的传送格式是STM-1、STM-4、STM-16和STM-64等，分别对应传输的速率为155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s和10Gb/s。
(2)简化了复接和分接技术。SDH可以把2Mb/s直接复接入(或分接)140Mb/s，而不必逐级进行。简化了复接、分接技术，上下电路方便，大大提高了通信网的灵活性和可靠性。
(3)确定了全世界通用的光接口标准。这样就使得不同厂家生产的设备可以按统一接口标准互通使用，节省网络的成本。
(4)在传输地帧格式中，安排了较多的富余比特，供作网络中管理控制之用，使网络中检测故障，监测传输性能等能力大大加强。
SDH经常用于光纤通信，为了能够节省光纤资源降低成本，SDH通常结合在波分多路复用(Wavelength Division Multiplexing，简称“WDM”)系统中一起使用。也就是说多路带业务的单波长光波(不同波长)通过WDM系统组合在一根光纤中传输。如图1所示，WDM系统通过多个光波长转换器(Optical Transponder Unit，简称“OTU”)接入多路通信数据，每一路数据由一个OTU转换成单波长光波，每一路数据以SDH或其他格式传输。多个单波长光波从各OTU进入合波器，再通过一根光纤传递到目的节点的分波器。传递线路中可以设置若干个光放大器(Optical Amplifier，简称“OA”)来放大光信号。多波长混合的光波在分波器中被分解为多路单波长光波，各自进入对应的OTU转换为电信号数据，经处理后输出给客户侧设备。
城域网经常使用WDM作为骨干传输网，城域网是指覆盖范围是一个城市的网络，目前各个城市都在积极兴建自己的城域网。在一个典型的城域网中，散布于城市中的各个节点通过WDM连接起来，组成一个有效的通信网络。在一些比较大的城市中，城域网传输距离会达到300公里左右。目前常用于城域网的传输速率是2.5Gb/s和10Gb/s。
在实际应用中，上述方案存在以下问题：现有的传输速率为2.5Gb/s和10Gb/s的光通信系统不是城域传输网的最佳选择。
造成这种情况的主要原因在于，2.5Gb/s信号的色散容限高，光信噪比(Optical Signal Noise Ratio，简称“OSNR”)要求低，可传输距离远，但速率低，波长利用率低；10Gb/s信号的波长利用率高，但是色散容限太低，OSNR要求苛刻。
具体地说，如果使用标准的G.652光纤，对于2.5Gb/s速率的信号，接收机对OSNR的要求约为20dB，色散受限传输距离约960公里。对于10Gb/s速率的业务，接收机对OSNR的要求约为26dB，色散受限传输距离约60公里。可见以这两种速率传输的光通信系统对于传输距离在300公里以下的城域网节点都不太合适。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光通信系统及子速率复用解复用装置，使得光通信系统能够利用现有的光纤网络更好满足城域网通信的需求。
为实现上述目的，本发明提供了一种光通信系统，包含以光纤连接的光发送模块和光接收模块，所述光发送模块用于将输入的电信号转换为光信号并通过所述光纤传输到所述光接收模块，所述光接收模块用于将收到的所述光信号转换为电信号输出，其特征在于，所述光纤中传输的光信号中至少有一个波长的光信号的数据传输速率为5Gb/s±1Gb/s。
其中，在所述光发送模块和所述光接收模块之间还可包含一个或多个用于放大所述光信号的光放大器。
所述光通信系统是波分多路复用系统。
所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号是由多个速率相同或不同的低速率信号复用而成。
所述的多个速率相同或者不同的低速率信号是指2个传输速率为2.5Gb/s的信号或4个千兆以太网信号。
当所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号是由两个格式为STM-16的低速信号通过间插复用合成时，所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号的精确传输速率是4.97664Gb/s；
当所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号是由两个格式为STM-16的低速信号通过间插复用合成并增加采用RS(255，239)编码的前向误码校正码时，所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号的精确传输速率是5.332114Gb/s。
本发明还提供了一种子速率复用装置，包含：
复用模块，用于对输入的一组低速率的并行信号进行并串转换，输出一路速率为5Gb/s±1Gb/s的电信号；
光发送模块，用于将来自所述复用模块的速率为5Gb/s±1Gb/s的电信号转换为同样速率的光信号输出。
其中，所述装置还包含：
2个2.5Gb/s数据传输模块，用于发送总速率为2.5Gb/s的同步数字系列并行信号；
总线转换和间插模块，用于将来自2个所述2.5Gb/s数据传输模块的总速率为2.5Gb/s的并行信号转换为一组总速率为5Gb/s±1Gb/s的并行信号，输出到所述复用模块。
所述总线转换和间插模块通过位间插或字节间插的方式实现2组总速率为2.5Gb/s的并行信号到1组总速率5Gb/s±1Gb/s的并行信号的转换。
所述2.5Gb/s数据传输模块包含2个千兆以太网光收发一体模块、2个千兆以太网物理层接口模块和1个业务封装映射和成帧模块，其中，
所述千兆以太网光收发一体模块，用于将外部输入的千兆以太网业务光信号转换为业务电信号；
所述千兆以太网物理层接口模块，用于将来自所述千兆以太网光收发一体模块的符合千兆媒体无关接口的业务电信号转换为符合千兆物理编码子层接口的千兆以太网物理层电信号；
所述业务封装映射和成帧模块，用于对来自2个所述千兆以太网物理层接口模块的千兆以太网物理层电信号进行封装、映射和成帧，输出到所述总线转换和间插模块。
所述封装使用通用成帧规程协议、或高级数据链路控制协议、或在同步数字系列上的链路接入规程协议中的任意一种。
本发明还提供了一种子速率解复用装置，其特征在于，包含：
光接收模块，用于把输入的5Gb/s±1Gb/s光信号转化为电信号输出；
时钟和数据恢复及解复用模块，用于对来自所述光接收模块的电信号进行时钟提取、数据恢复、信号解复用和串并转换。
其中，所述装置还包含：
2个2.5Gb/s数据传输模块，用于接收总速率为2.5Gb/s的同步数字系列并行信号；
总线转换和间插模块，用于将来自所述时钟和数据恢复及解复用模块的一组总速率为5Gb/s±1Gb/s的并行信号转换为2组总速率为2.5Gb/s的并行信号，分别输出到2个所述2.5Gb/s数据传输模块。
所述总线转换和间插模块通过位间插或字节间插的方式实现1组总速率5Gb/s±1Gb/s的并行信号到2组总速率为2.5Gb/s的并行信号的转换。
所述2.5Gb/s数据传输模块包含2个千兆以太网光收发一体模决、2个千兆以太网物理层接口模块和1个业务封装映射和成帧模块，其中，
所述业务封装映射和成帧模块，用于对来自所述总线转换和间插模块的电信号进行帧搜索、解映射和解封装，分2路分别输出到2个所述千兆以太网物理层接口模块；
所述千兆以太网物理层接口模块，用于将来自所述业务封装映射和成帧模块的符合千兆物理编码子层接口的千兆以太网物理层电信号转换为符合千兆媒体无关接口的业务电信号；
所述千兆以太网光收发一体模块，用于将来自所述千兆以太网物理层接口模块的业务电信号转换为光信号输出。
所述解封装使用通用成帧规程协议、或高级数据链路控制协议、或在同步数字系列上的链路接入规程协议中的任意一种。
所述总线转换和间插模块根据性能监控字节或空余字节进行标识和监控，保证输出到2个2.5Gb/s数据传输模块的信号的正确性。
所述性能监控字节或空余字节可以是同步数字系列信号的J0字节和帧丢失告警。
本发明还提供了一种光通信网络中的多业务数据信号汇聚方法，包含以下步骤：
对所述业务数据信号进行封装、映射后组成待传输的数据帧；
对所述数据帧进行复用处理后转换为传输速率为5Gb/s±1Gb/s的光信号向目的节点传输。
其中，所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号是由多个速率相同或不同的低速率信号合并而成。
所述的多个速率相同或者不同的低速率信号是指2个传输速率为2.5Gb/s的信号或4个千兆以太网信号。
所述封装和解封装使用通用成帧规程协议、或高级数据链路控制协议、或在同步数字系列上的链路接入规程协议中的任意一种。
本发明还提供了一种光通信网络中的多业务数据信号汇聚方法包含以下步骤：
对所述业务数据信号进行封装、映射后组成待传输的数据帧；
对所述数据帧进行复用处理后转换为传输速率为5Gb/s±1Gb/s的光信号向目的节点传输。
其中，所述传输速率为5Gb/s±1Gb/s的信号是由多个速率相同或不同的低速率信号合并而成。
所述的多个速率相同或者不同的低速率信号是指2个传输速率为2.5Gb/s的信号或4个千兆以太网信号。
所述封装和解封装使用通用成帧规程协议、或高级数据链路控制协议、或在同步数字系列上的链路接入规程协议中的任意一种。
本发明还提供了一种通信网络中从高速率信号中解复用低速率信号的方法，包含以下步骤：
在发送端把至少两个所述低速率信号复用成一个所述高速率信号，并为所述每个低速率信号的数据帧加上不同的标识；
在接收端将所述高速率信号解复用成所述至少两个低速率信号的数据帧，根据所述数据帧内的告警信号判断数据帧分离的正确性；
在接收端根据所述标识判断所述低速率信号解复用的正确性。
其中，所述方法还进一步包含以下步骤：
当出现所述告警信号时，将数据帧内的数据进行倒换；
当收到的所述标识不正确时，对各路所述低速率信号的次序进行倒换。
所述高速率信号可以由所述低速率信号通过位间插或者字节间插或者其他间插方式间插复用而成。
所述标识可以是同步数字系列的J0字节或者其他多个空余字节的不同的内容；所述告警信号可以是同步数字系列的帧丢失告警信号。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的区别在于，在光通信设备中使用5Gb/s左右的速率进行单波长的数据传输。通过位间插等方法将多路低速信号(例如两路2.5Gb/s信号)合成一路5Gb/s信号。通过SDH中的J0字节以及LOF告警将5Gb/s信号正确分解成多路低速信号(例如两路2.5Gb/s信号)。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即适合城域网的通信要求。相对于2.5Gb/s的方案，本发明方案使用的每一个波长可以传输比2.5Gb/s速率系统多一倍的业务，但成本并没有提高很大，有效地提高了波长利用率，并降低网络建设成本。相对于10Gb/s的方案只能局部覆盖城域网的缺点，本发明方案因为有较低的OSNR要求(约23dB)、色散受限距离较长(在240公里左右)，因此可以覆盖整个城域网。
图1是WDM系统结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的子速率复用解复用装置结构图；
图3是根据本发明的一个实施例的发送方向总线转换和位间插原理图；
图4是根据本发明的一个实施例的接收方向总线转换和位间插原理图；
图5是根据本发明的一个实施例的信号调整控制流程图；
图6是根据本发明的一个实施例的业务字节间插复用和解复用原理框图；
图7是根据本发明的一个实施例的发送方向总线转换和字节间插原理
图；
图8是根据本发明的一个实施例的接收方向总线转换和字节间插原理
图；
图9是根据本发明的一个实施例的帧脉冲信号示意图。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明提出以5Gb/s左右速率(单波长)传输的光通信系统最适合用于搭建城域网。说明了实现5Gb/s的传输速率的方法，提出了一种能够实现5Gb/s传输速率的光通信设备。
在本发明的一个较佳实施例中，一个WDM系统中至少有一个波长的数据传输速率都在5Gb/s左右。需要说明的是，这里所说的5Gb/s包含了5Gb/s附近的一个范围，例如从4Gb/s到6Gb/s，并非仅仅指正好是5Gb/s的传输速率。使用5Gb/s左右的速率传输业务，其OSNR要求约23dB，色散受限距离在240公里左右(使用G.652光纤)，因此可以很好地满足城域网的要求。可以参考图1所示的典型WDM系统，本发明的系统与现有WDM系统的本质区别在于至少有一对OTU发送或接收光信号的数据传输速率在5Gb/s左右。
该系统的动态工作过程如下：当一组低速信号输入合波器前的OTU时，该组低速信号会被OTU转换成某一个波长(假定波长为A)的速率为5Gb/s的光信号，然后通过合波器与来自其他OTU的单波长光信号合波，通过同一根光纤传递到目的节点的分波器，传输中可能有若干个OA对合波的光信号进行放大。分波器将不同波长的光信号分波，波长为A的光信号会被送入一个OTU，该OTU将该路速率为5Gb/s的光信号转换为一组低速率信号。这样数据就成功地从源节点传递到目的节点。使用5Gb/s的速率传送业务，每一个波长可以传输比2.5Gb/s速率多一倍的业务，但成本并没有提高多少，有效地提高了波长利用率，并降低了网络建设总成本。
可以通过多种方式实现单波长5Gb/s速率的传输。在本发明的一个较佳实施例中，将2路2.5Gb/s的SDH信号合成一路5Gb/s的信号，精确的速率是2.48832Gbps×2＝4.97664Gb/s。在本发明的另一个较佳实施例中，在2路2.5Gb/s的SDH信号合成一路5Gb/s的信号时，还增加了按RS(255，239)编码的前向误码校正(Forward Error Correction，简称“FEC”)码，精确的传输速率是5.332114Gb/s。在本发明的另一个较佳实施例中，将4路千兆以太网(Gigabit Ethernet，简称“GE”)信号合成一路5Gb/s的信号。
图2示出了根据本发明的一个实施例的子速率复用解复用装置结构图。这里子速率是指用于合成较高速率信号流的较低速率信号流。该子速率复用解复用装置包含光接收模块11、光发送模块12、时钟和数据恢复(Clock andData Recovery，简称“CDR”)+解复用(Demultiplex，简称“DEMUX”)模块21、复用(Multiplex，简称“MUX”)模块22、总线转换和位间插模块30、业务封装映射和成帧模块40、GE物理层接口模块(GE PHY)50和GE光收发一体模块60。
光接收模块11用于接收从线路光纤中传输过来的5Gb/s速率的光信号，并且把光信号转化为电信号，并放大输出。
光发送模块12用于把输入的5Gb/s速率的电信号经过电光转换，转换为同样速率的光信号，输出到线路光纤中传输。如果应用于WDM中，光发送模块12输出的光波长还应该符合国际电信联盟-电信标准部(InternationalTelecommunication Union Telecommunication Standardization Sector，简称“ITU-T”)建议(比如G.694.1或者G.694.2)使用的波长。
CDR+DEMUX 21用于接收光接收模块11输出的速率为5Gb/s的串行电信号，先由CDR功能子模块完成信号的时钟提取和数据恢复功能，再由DEMUX功能子模块把信号解复用和串并转换，输出16路速率为311Mb/s的并行信号送到总线转换和位间插模块30。
MUX 22用于对从总线转换和位间插模块30输出的311Mb/s的16路并行信号进行并串转换并复用为5Gb/s的电信号，然后输出到光发送模块12。
总线转换和位间插模块30用于将接收方向输入的一组16路311Mb/s的信号转换为两组16路速率为155Mb/s信号；该模块同时将发送方向两组16路速率为155Mb/s的信号转换为一组16路311Mb/s的输出信号。总线转换和位间插模块30输出的两组STM-16信号分别输入到两个相同的业务封装映射和成帧模块40，同时接收两个业务封装映射和成帧模块40输出的STM-16信号。总线转换和位间插模块30可以使用现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称“FPGA”)等方式实现。
业务封装映射和成帧模块40用于在接收方向接收来自总线转换和位间插模块30的STM-16信号，完成帧搜索、解映射和解封装的功能，输出两路GE物理层信号分别到两个GE物理层接口模块50；同时在发送方向接收两个GE物理层接口模块50输出的两路GE物理层信号，分别完成封装、映射和成帧功能，输出一路STM-16信号。在接收方向帧搜索使用的是ITU-T规定的SDH标准处理方法，解映射使用VC4-8C，解封装使用高级数据链路控制(High-Level Data Link Control，简称“HDLC”)协议。在发送方向封装使用HDLC协议，映射使用VC4-8C，成帧使用的是ITU-T规定的SDH标准处理方法。本领域的专业人员明白，封装协议还可采用通用成帧规程(GeneralFraming Procedure，简称“GFP”)协议、在同步数字系列上的链路接入规程(Link Access Procedure-SDH，简称“LAPS”)等封装方式，例如GE业务在本发明的一个较佳实施例中采用HDLC的封装方式，保证业务完全、透明、无损伤的传输。业务封装映射和成帧模块40还完成对信号质量的监控功能，比如可以监控到信号的帧丢失(Loss of Frame，简称“LOF”)、SDH信号的J0字节等。
GE物理层接口模块50用于在接收方向接收业务封装映射和成帧模块40输出的GE物理层电信号，该输入信号的10位数据宽度的符合IEEE 802.3标准的千兆物理编码子层(Gigabit Physical Coding Sublayer，简称“GPCS”)接口信号，经过GE物理层接口模块50处理后，输出的是符合IEEE 802.3标准的千兆媒体无关接口(Gigabit Media Independent Interface，简称“GMII”)信号，该信号数据宽度是8位的。此外GE物理层接口模块50还用于在发射方向接收从GE光收发一体模块60输出的GMII信号，经过处理，输出千兆物理编码子层(Gigabit Physical Coding Sublayer，简称“GPCS”)信号。GE物理层接口模块50还用于完成对GE信号质量的监控功能，比如可以监控信号的循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，简称“CRC”)校验结果。
GE光收发一体模块60用于从GE物理层接口模块50输出的一路GE业务电信号转换为光信号，同时接收外部输入的GE业务光信号，并转化为电信号输入到GE物理层接口模块50。可以把图2中在一个分支上相互连接的一个业务封装映射和成帧模块40、两个GE物理层接口模块50和两个GE光收发一体模块60看成是一个2.5Gb/s数据传输模块。
以上说明了子速率复用解复用装置各个模块的功能，下面再针对总线转换和位间插模块30中的具体实现方法作进一步的详细说明。
在发送方向，总线转换和位间插模块30把两路2.5Gb/s的STM-16信号汇聚成一个5Gb/s的信号在线路上传输，使用的方法是位间插，也就是把一路2.5Gb/s信号作为5Gb/s信号的奇数位，把另一路2.5Gb/s信号作为5Gb/s信号的偶数位。在接收方向，总线转换和位间插模块30把一路5Gb/s的信号的奇数位和偶数位分解成两路2.5Gb/s的STM-16信号。熟悉本发明领域的技术人员会理解，也可以在总线转换和位间插模块30中使用两位间插等其他方式，而不会超出本发明的实质和范围。
发送方向的总线转换和位间插原理如图3所示。两个业务封装映射和成帧模块40输出的两路STM-16信号分别由16路155Mb/s信号组成，由于MUX 22要求每路STM-16信号由8路311Mb/s信号组成，所以，相邻两路155Mb/s信号通过1∶2复用，得到一路311Mb/s信号。为了实现两路STM-16信号的合并，其中一路接MUX模块的输入总线的偶数位，另一数接奇数位，实现两路信号的位间插复用，并得到一路5Gb/s的信号。
接收方向的总线转换和位间插原理如图4所示。两路信号STM-16信号总线与MUX 22总线连接的时候，分别是间插的，因此，在接收方向，先把从CDR+DEMUX 21输出的16路311Mb/s信号分成两组，即分为“0(LSB)、2、4、6、8、10、12、14”和“1、3、5、7、9、11、13、15”两组，这里分别称为A组和B组数据。根据上述原理，A、B两组数据分别对应两路STM-16的其中一路，但是具体对应哪一路，是不确定的，需要进行判断。在本发明的一个较佳实施例中，利用STM-16中的J0字节的内容作为两路STM-16信号的标识符，以判断A、B两组信号与两路STM-16信号的对应关系。举例来说，可以通过在发送端的业务封装映射和成帧模块40分别对第一路和第二路STM-16信号中的J0字节写上内容AF和F5(16进制)，通过在接收端的业务封装映射和成帧模块40判断接收到的信号的J0字节是否匹配，如果不匹配，则通过控制信号Sel0控制“2×2交叉”模块把两组数据进行倒换。熟悉本发明领域的技术人员会理解，J0字节的内容也可以是任意预先定义的两个常数，而不会超出本发明的实质和范围。
由于业务封装映射和成帧模块40使用的是16位的数据线宽度，所以还需要把信号从8路的311Mb/s信号转换为16路155Mb/s信号。因此，对8路信号中每路信号都进行1∶2的解复用，也就是说把每路311Mb/s的信号转换为两路并行的155Mb/s的信号。由于进行1∶2解复用后，会导致信号的错连，导致成帧器不能搜索到STM-16信号的帧头，出现LOF告警，所以需要有一个“16路2×2交叉”在Sel1信号的控制下进行倒换。
从上述说明可以看到，为了保证进入到两个业务封装映射和成帧模块40的信号的正确性，需要对信号进行适当的调整，控制流程如图5所示。
在步骤110中，判断是否出现了LOF告警，如果是则进入步骤120，否则进入步骤130。
在步骤120中，把Sel1信号作“非”运算，使16组2×2交叉开关同时变换。
在步骤130中，判断是否出现了J0失配，如果是则进入步骤140，否则结束流程。
在步骤140中，把Sel0信号作“非”运算，使“2×2交叉”把两组8位数据信号进行倒换。需要指出的是，也有可能由于信号在光纤线路传输质量下降等其他原因导致LOF或者J0失配告警，这时候通过Sel1和Sel0控制信号来控制倒换是不可能去除这两类告警的，所以，可以通过软件判断，当进行了若干次倒换不能去除告警后，证明是其他原因引起的告警。
上面描述了采用位间插的方式将多路低速信号合成一路高速信号的例子，熟悉本发明领域的也可以采用字节间插的方式实现同样的目的。图6是业务字节间插复用和解复用原理框图，在发送方向上，字节间插比位间插增加了一个帧脉冲信号(Frame Pulse，简称为“FP”)，用于控制业务封装映射和成帧模块，使得两个业务封装映射和成帧模块在发送STM-16信号时实现帧对齐。FP信号是一组重复频率为8K的脉冲信号，脉冲的宽度是12.86ns(准确的说是1/77.76M秒)，该脉冲信号的示意图如图9所示。需要指出的是，FP帧脉冲信号重复频率一般是8K，但是帧脉冲宽度占一个开销时钟周期，由不同的开销处理时序决定，可以是不同的值。
图7是总线转换和字节间插原理图，由于使用字节间插的方式，所以经过1∶2复用后的第一路信号依次与MUX模块的0～7号管脚相连，经过1∶2复用后的第二路信号依次与MUX模块的8～15号管脚相连，以此实现字节间插。同理图8的连线适用于字间间插的接收。
在接收方向，为了保证输入总线转换和字节间插模块的两路信号不出现字节交叉的情况，信号分离模块实现将第一路业务信号和第二路业务信号分离。原理是：根据STM-16的帧结构，每帧信号中都有A1A2字节，分别是F6和28(16进制)，因为两路信号在发送时是帧对齐的，所以，主要找到F628这两个相邻的字节，就可以判断和分离出独立的两路信号。
需要说明的是，与位间插的系统一样，仍然可以使用对J0和LOF的判断来保证输出到2个2.5Gb/s数据传输模块的信号的正确性。
总线转换和位间插模块、总线转换和字节间插模块是总线转换和间插模块的两种具体实现形式，区别在于前者采用位间插的方式实现，后者采用字节间插的方式实现。
在本发明的另一个较佳实施例中，在光发送模块12和MUX 22之间增加一个FEC编码模块，用于对来自MUX 22的信号进行FEC编码，然后将编码后的信号通过光发送模块12。此外，在光接收模块11和CDR+DEMUX21之间还有一个FEC解码模块，用于对来自光发送模块12的信号进行FEC解码，然后将解码后的信号输出到CDR+DEMUX 21。通过增加FEC编码模块和FEC解码模块，可以有效减少光纤传输中出现的误码，增加传输距离。
本发明还提出了一种光通信网络中的多业务数据信号汇聚方法，在本发明的一个较佳实施例中该方法包含以下步骤：
对多个业务数据信号进行封装、映射和成帧。封装使用HDLC协议，映射使用VC4-8C，成帧使用的是ITU-T规定的SDH标准处理方法。
对数据帧进行复用处理后转换为传输速率为5Gb/s的光信号向目的节点传输。因为能够将多业务汇聚成5Gb/s的数据进行传输，因此可以在城域网范围内获取比2.5Gb/s的系统多一倍的数据传输容量。
本发明不仅适用于图1所示的点对点链形网络，还适用于含光分插复用器的链形网络和环形网络等网络拓扑结构。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。