CN100542074C - Pon系统多业务信号光接入系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PON系统多业务信号光接入系统及方法。本发明的核心包括：首先，具有由频率转换器和光发射电路依次串行连接构成模拟信号发送部分的光接入OLT终端通过波分复用器接入信道输入端；其次，在信道输出端接有无源光分配网络，所述无源光分配网络的每个终端均通过波分复用器接有光接入网络用户终端。在光接入OLT终端，不同频率的多种下行模拟信号通过频率转换器进行频率转换，相应得到多个相对频率倍率小于3的低频段微波信号；通过光发射电路对所述微波信号进行光电转换得到具有同一波长的光信号并将所述信号输入光传输网络。本发明实现了多种模拟信号转换为同一波长光信号的光纤传输和恢复；实现了在同一系统中同时进行单工模拟信号传输和双工数字信号传输。

Description

PON系统多业务信号光接入系统及方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种PON系统多业务信号光接入系统及方法。

背景技术

通信系统中，卫星微波信号的信号频率范围为10.7～12.75GHz，而其他普通模拟信号的频率以CATV为例，其频率范围为45～980MHz，很明显，卫星微波信号频率远远高出普通模拟信号。由于不同频率的信号在传输过程中对信道的传输特性有不同的要求，因此在目前的通信系统中卫星微波信号的传输和普通模拟信号的传输采用两种不同的传输方案。

如图1所示为目前CATV模拟信号的传输方案。

该传输系统由光发射电路、光纤信道、无源光分配网络、光接收机顺次连接构成。

传输系统的详细结构为：该传输系统中的光发射电路由放大驱动电路和E/O光转换器顺次连接构成；分配器的输入端连接光纤信道，输出端的多个端口分别连接多个接收端的光发射电路；光接收机中的结构与光发射电路的结构相同，仅需将原光发射电路的光输出端作为接收端光接收机的光输入端，与光纤信道相连接，将原光发射电路的电输入端作为接收端光电转换的电输出端，与接收端的其他电子器件相连接即可。

信号在该传输系统中传输的过程为：频率为45～980MHz的CATV信号进入发射电路后首先输入光发射器的放大驱动电路，该信号经放大后输入E/O光转换器，得到携带有原电信号信息的光信号；光信号经光纤信道传输后到达无源光分配网络，该无源光分配网络将光信号分为多条支路，每条支路均与一个接收端光接收机相连接；经过无源光分配网络分配后的光信号到达光接收机后，首先被光接收机中的O/E光转换器转换为电信号，然后输入放大电路，将该电信号放大；经过光接收机后，光信号已还原为原CATV信号，发送给终端的各个用户。

现有技术的缺点：该CATV传输方案，传输信号的相对频率倍率(最高信号频率与最低信号频率之比)太高，传输信号要求光传输系统有严格的线性传输特性。光传输的非线性会产生大量的谐波信号影响信号传输性能。光传输系统实现难度较大。

如图2所示为目前卫星微波信号的接收方案。

该卫星微波信号接收系统由卫星接收天线、LNA低噪声放大器、LNB低噪声降频器、RECIEVER接收机顺次连接构成。

该卫星微波信号接收系统的信号接收过程为：首先每个需要接收卫星微波信号的客户端均需架设一部卫星接收天线，通过该天线直接接收卫星发射出的超高频RF信号(射频信号)；接收到的卫星RF信号输入LNA低噪声放大器将该信号进行放大；由于该RF信号并不能被接受端的接收机直接接收，所以将该经放大的RF信号输入LNB低噪声降频器，降低RF信号的频率，将其转换为可被接收机接收的信号；该经过转换的可接收信号输入接收机，最后输出至客户终端。

现有技术的缺点：该卫星微波信号接收方案需要每个用户都使用卫星微波信号接收天线，这种天线体积庞大、价格不菲，不适于大量推广使用。

以上两种方案虽然都可以实现信号的传输和接收，但每种方案都有不足之处，并且每种方案仅具有单一功能，只能传输固定频率范围的信号，只能下行传输，无法上行传输，难以满足目前客户对于综合通信业务的需要，所以非常需要一种可以综合多种业务、同时具备上行、下行传输功能的模拟信号光传输方法出现。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种综合多种业务，同时具备上行、下行传输功能PON系统多业务信号光接入系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明所述的PON系统多业务信号光接入系统，包括

1个光线路终端OLT和多个光接入网络用户终端ONU/ONT，所述OLT通过无源光分配网络ODN与ONU/ONT相连；

所述的OLT包括：

1个以上的模拟信号输入接口，用于将多路模拟信号分别进行频率转换，得到不同的低频段微波信号，对所述低频段微波信号进行混合，将混合后的电信号转换成具有同一波长的光发射信号。

模拟信号发送部分：由多个频率转换器和一个光发射电路组成，所述光发射电路包括复合放大器和光电转换电路，该模拟信号发送部分用于将不同的模拟信号经频率转换器转换为不同的低频段微波信号，再由复合放大器对所述低频段微波信号进行混合放大，之后由光电转换电路对所述放大后的信号进行光电转换得到具有同一波长的光信号；

数字信号收发部分：由数字收发电路构成；

波分复用器：并行引入模拟信号发送部分和数字信号收发部分的输出信号，并将波分复用器输出的信号接入光纤信道。

模拟信号接收部分：由中低频模拟信号放大器和卫星微波信号接收器并行接入光电转换和滤波分离电路输出端构成；

数字信号收发部分：由数字收发电路构成；

波分复用器：一端与无源光分配网络相连接收光信号，另一端并行引出模拟信号接收部分和数字信号收发部分。

所述光发射电路设有多个频率转换器接口。

所述的卫星微波信号接收器由上变频电路、低噪声降频器、接收机顺次串行连接构成。

所述的无源光分配网络由多个光分配器多级级联而成，且最底层的每个光分配器接有多个光接入网络用户终端。

本发明所述的PON系统多业务信号光接入方法，包括：

A、在光线路终端OLT，不同频率的多种下行模拟信号通过频率转换器进行频率转换，相应得到多个低频段微波信号；

B、通过光发射电路对所述微波信号进行混合及光电转换，将多个微波信号转换为同一波长的光信号并将所述同一波长的光信号输入光传输网络。

A1、将多种下行模拟信号分别接入多个频率转换器；

A2、频率转换器对低频率信号进行调制，将信号的频率提高至微波低频段；

A3、频率转换器对高频率信号进行解调，将信号的频率降低至微波低频段。

频率转换器输出的各微波信号的频率范围相邻但不相交。

B1、所述微波信号输入光发射电路中的复合放大器进行功率放大；

B2、经放大的微波信号输入光发射器中的电光转换器件进行光电转换，输出波长为同一波长的光信号。

在光接入网络用户终端，通过光电转换和滤波分离电路得到原低频段微波信号，再经频率转换还原出原光线路终端OLT的多种模拟信号。

所述用于传输的模拟信号包含2路频率为10.7～12.75GHz的卫星信号和1路CATV信号时，对所述三种信号进行频率转换和光电转换，得到1路频率小于10G的光信号进行光发送；同时，CATV信号经过频率转换和光电转换变为相对频率倍率小于3的光信号进行传输。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实现了多种模拟信号转换为同一波长光信号的光纤传输和恢复；实现了在同一系统中同时进行单工模拟信号传输和双工数字信号传输。

附图说明

图1为CATV信号传输结构示意图；

图2为卫星微波信号接收结构示意图；

图3为PON多业务信号光接入整体方案结构示意图；

图4为光线路终端OLT结构示意图；

图5为光线路终端OLT模拟信号发送部分结构示意图；

图6为无源光分配网络结构示意图；

图7为光接入网络用户终端结构示意图；

图8为卫星微波信号接收器结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是在一个如图3所示的PON多业务信号光接入整体方案中，把多种频率不同的模拟信号通过调制或者解调转换为低频段的微波信号，使用10G以下的一路光器件实现低成本多路信号PON光接入；各种模拟信号经光电转换后得到具有同一波长的光信号；同时，系统还可以通过光电器件将上行和下行数字信号分别转换为不同波长的光信号，与模拟信号使用共同的一路光器件实现低成本的多路信号PON光接入。这种设备的光线路终端OLT端至少具有2种以上的模拟信号(或多服务商模拟信号)输入接口；OLT的模拟部分含有变频器电路和混合电路；该设备光网络单元ONU端至少具有2种以上的模拟信号(或多服务商模拟信号)输出接口；光网络终端ONT的模拟部分含有变频电路和信号滤波分离电路。

具体一点讲，本发明将模拟通信系统和数字通信系统相结合，将电信号转换为光信号使用光网络传输。所述系统由光线路终端OLT、光纤信道及无源光分配网络、光接入网用户终端三大部分组成，其中：

光线路终端OLT包括模拟信号发送部分、数字信号收发部分、波分复用器。

模拟信号发送部分由多个频率转换器以及一个光发射电路组成。

频率转换器可以对多种信号进行频率转换，将不同频率的模拟信号转换为相对频率倍率较小(＜3)、频率范围相邻但不相交的多个微波信号。

所述多个微波信号输入光发射电路，经过复合放大器后输入光电转换电路，将多个频率互不相同的微波信号转换为波长为波长1的光信号。

数字信号收发部分由一台数字收发电路组成。

发送端的下行数字信号进入数字收发电路，电信号转换为波长为波长2的光信号。

来自于光接入网络用户终端的波长为波长3的上行光信号通过光网络传输至数字收发电路，在数字收发电路中还原为原上行数字信号，输出给发送端。

光接入网络用户终端包括模拟信号接收部分、数字信号收发部分和波分复用器。

模拟信号接收部分是由光电转换和滤波分离电路、中低频模拟信号放大器、卫星微波信号接收器共同组成。

波长为波长1的光信号经波分复用器分离后输入光电转换和滤波分离电路，光信号首先转换为不同波长的电信号，然后根据各个电信号的频率范围通过滤波器将其逐个区分并输出。

原中低频率的电信号进入中低频模拟信号放大器放大，然后输出至用户。

原高频信号如卫星微波信号输入微波信号接收器进行接收，然后输出至用户。

光发送端的波长为波长2的下行光信号通过光网络传输至数字收发电路，在数字收发电路中还原为原下行数字信号，输出给用户。

用户终端的上行数字信号进入数字收发电路，电信号转换为波长为波长3的光信号。

下面将结合附图对本发明所述的方法作进一步详细说明。

本发明所述方法的具体实施方案如图4、图5、图6、图7、图8所示，具体包括：

该通信系统由光线路终端OLT、光纤信道及无源光分配网络、光接入网络用户终端组成。

光线路终端OLT如图4所示。

光线路终端OLT包括模拟信号发送部分、数字信号收发部分、波分复用器。

图5所示为模拟信号发送部分，由多个频率转换器、一个光发射电路构成。光发射电路具有多个电信号输入端和一个光信号输出端，每个电信号输入端均连接有一个频率转换器。光发射电路由复合放大器和光电转换电路连接构成，且频率转换器分为上变频器和下变频器。多个频率转换器与多种信号源相连接。

本发明需要将多种模拟信号转换为低频段微波信号，通过光电转换将多种微波信号转换为同一波长的光信号，

在通信过程中，以双路卫星微波信号和CATV信号为例的多种频率不同的模拟信号分别输入多个频率转换器中。

由于光纤信道具有非线性特性，如果传输信号的相对频率倍频(最高信号频率与最低信号频率之比)太高，光传输的非线性会产生大量的谐波信号影响信号传输性能，因此，对输入的原始信号进行频率转换时，需要保证变频后的低频段微波信号相对频率较低(＜3)。

将原频率为10.2～12.75GHz的双路卫星微波信号分别输入至两个下变频器，经过下变频器的解调，原信号下变频为两路相对频率较低(＜3)的微波信号，该微波信号的频率范围为3.6～7.7GHz。

将原频率为45～860MHz的CATV信号输入上变频器，经过上变频器的调制，原信号上变频为相对频率较低(＜3)的微波信号，该微波信号的频率范围为2.6～3.5GHz。

可见，经过频率转换的多种低频段微波信号的频率范围相近但是不能出现频率重合的情况。

所述多种低频段微波信号并行接入复合放大和光电转换电路的电信号接口。该电路首先对电信号进行功率放大，然后将经放大的电信号进行光电转换，得到光信号。

所述光信号的频率范围属于低频段微波且相对频率较低(＜3)，适于使用光纤信道进行传输。

光线路终端OLT的数字信号光电互换部分由数字收发电路构成。所述数字收发电路同样具有光电互换功能，可将下行数字信号转换为波长为波长2的光信号，并能将来自光接入网络用户终端的波长为波长3的上行光信号还原为电信号。

光线路终端OLT的模拟信号发送部分和数字信号光电互换部分并行接入波分复用器，通过波分复用器接入光纤信道。

无源光分配网络如图6所示。

该无源光分配网络由多个呈树状结构级连的光分配器构成。

无源光分配网络最底层的每个光分配器均接有多个用户端。

无源光分配网络顶端的光分配器连接光纤网络的输出端口。

光接入网络用户终端如图7所示。

光接入网络用户终端总体结构与光线路终端OLT类似，包括模拟信号接收部分、数字信号光电互换部分、光分复用器。

其中，模拟信号接收部分由光电转换和滤波分离电路、CATV放大器、卫星微波信号接收器构成。

光电转换和滤波分离电路的光输入端连接波分复用器，通过波分复用器接收来自于光线路终端OLT的波长为波长1的光信号；光电转换和滤波分离电路的电信号输出端并行连接CATV放大器和卫星微波信号接收器。

波分复用器的另一端连接无源光分配网络的最底层光分配器。

卫星微波信号接收器如图8所示，是由上变频电路、低噪声降频器、接收机顺次串联构成。

模拟信号的接收过程为：

光信号通过光纤信道进入波分复用器后，波长为波长1的光信号经过分离进入光电转换和滤波分离电路，光信号首先还原为多种原光线路终端OLT的低频段微波信号。

这些微波信号的频率范围相近，但并没有重叠的部分，因此各个低频段微波信号可以通过频率范围不同的滤波器分离出来。经过分离的模拟信号进入CATV放大器和卫星微波信号接收器，还原出原始CATV信号和卫星微波信号，输入至用户电子装置中。所述卫星微波信号接收器由上变频器、低噪声降频器、接收机顺次串联而成。

光接入网络用户终端的数字信号收发部分由数字收发电路构成。所述数字收发电路具有光电互换功能，可将来自由户终端的数字信号转换为波长为波长3的光信号，并能将来自光线路终端OLT的波长为波长2的光信号还原为电信号。

光接入网络用户终端的模拟信号接收部分和数字信号收发部分并行接入波分复用器，通过波分复用器接入无源光分配网络并最终接入光纤信道。

综上所述，本发明兼顾光电器件的光电转操能力以及光纤信道的非线性特性，将多种不同频率的模拟信号转换成低频段微波信号并通过光电转换最终得到适合光纤传输的同一波长的光信号；同时本发明还集成了双工数字信号的光传输方案。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1、一种PON系统多业务信号光接入系统，其特征在于，包括：

1个光线路终端OLT和多个光接入网络用户终端ONU/ONT，所述OLT通过无源光分配网络ODN与ONU/ONT相连；

所述的OLT包括：

1个以上的模拟信号输入接口，用于将多路模拟信号分别进行频率转换，得到不同的低频段微波信号，对所述低频段微波信号进行混合，将混合后的电信号转换成具有同一波长的光发射信号。

2、根据权利要求1所述的PON系统多业务信号光接入系统，其特征在于，所述光线路终端OLT包括：

模拟信号发送部分：由多个频率转换器和一个光发射电路组成，所述光发射电路包括复合放大器和光电转换电路，该模拟信号发送部分用于将不同的模拟信号经频率转换器转换为不同的低频段微波信号，再由复合放大器对所述低频段微波信号进行混合放大，之后由光电转换电路对所述放大后的信号进行光电转换得到具有同一波长的光信号；

数字信号收发部分：由数字收发电路构成；

波分复用器：并行引入模拟信号发送部分和数字信号收发部分的输出信号，并将波分复用器输出的信号接入光纤信道。

3、根据权利要求1所述的PON系统多业务信号光接入系统，其特征在于，所述光接入网络用户终端ONU/ONT包括：

模拟信号接收部分：由中低频模拟信号放大器和卫星微波信号接收器并行接入光电转换和滤波分离电路输出端构成；

数字信号收发部分：由数字收发电路构成；

波分复用器：一端与无源光分配网络相连接收光信号，另一端并行引出模拟信号接收部分和数字信号收发部分。

4、根据权利要求2所述的PON系统多业务信号光接入系统，其特征在于，

所述光发射电路设有多个频率转换器接口。

5、根据权利要求3所述的PON系统多业务信号光接入系统，其特征在于，

所述的卫星微波信号接收器由上变频电路、低噪声降频器、接收机顺次串行连接构成。

6、根据权利要求1所述的PON系统多业务信号光接入系统，其特征在于，

所述的无源光分配网络由多个光分配器多级级联而成，且最底层的每个光分配器接有多个光接入网络用户终端。

7、一种PON系统多业务信号光接入方法，其特征在于：

A、在光线路终端OLT，不同频率的多种下行模拟信号通过频率转换器进行频率转换，相应得到多个低频段微波信号；

B、通过光发射电路对所述微波信号进行混合及光电转换，将多个微波信号转换为同一波长的光信号并将所述同一波长的光信号输入光传输网络。

8、根据权利要求7所述的PON系统多业务信号光接入方法，其特征在于，所述步骤A包括：

A1、将多种下行模拟信号分别接入多个频率转换器；

A2、频率转换器对低频率信号进行调制，将信号的频率提高至微波低频段；

A3、频率转换器对高频率信号进行解调，将信号的频率降低至微波低频段。

9、根据权利要求7或8所述的PON系统多业务信号光接入方法，其特征在于：

频率转换器输出的各微波信号的频率范围相邻但不相交。

10、根据权利要求7或8所述的PON系统多业务信号光接入方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B1、所述微波信号输入光发射电路中的复合放大器进行功率放大；

B2、经放大的微波信号输入光发射器中的电光转换器件进行光电转换，输出波长为同一波长的光信号。

11、根据权利要求7所述的PON系统多业务信号光接入方法，其特征在于，所述方法还包括：

在光接入网络用户终端，通过光电转换和滤波分离电路得到原低频段微波信号，再经频率转换还原出原光线路终端OLT的多种模拟信号。

12、根据权利要求7所述的PON系统多业务信号光接入方法，其特征在于：

所述用于传输的模拟信号包含2路频率为10.7～12.75GHz的卫星信号和1路CATV信号时，对所述三种信号进行频率转换和光电转换，得到1路频率小于10G的光信号进行光发送；同时，CATV信号经过频率转换和光电转换变为相对频率倍率小于3的光信号进行传输。

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