CN101820352B - 波分复用无源光网络实现广播功能的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种波分复用无源光网络实现广播功能的系统和方法。系统中采用1个光线路终端OLT，通过单模光纤连接远端节点RN，而远端节点RN连接N个光网络单元ONU；其中远端节点RN主要由1个反射式光纤布拉格光栅FBG和1个NxN的AWG组成；共享波长的广播信号由光纤布拉格光栅FBG反射回来，通过1xN的星状耦合器分路，然后送到阵列波导光栅AWG的N个输入端口；通过阵列波导光栅AWG自身的特性实现广播信号以及点到点信号的传输；而系统中点对点的上行信号传输是利用反射型半导体光放大器RSOA的重调制技术来实现的。该方案仅通过改变系统的结构实现了广播信号的传输，并且使系统在成本和性能之间达到了均衡。
Description
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种波分复用无源光网络(WDM-PON)实现广播功能的系统和方法。
背景技术
波分复用无源光网络WDM-PON技术可以在不改变物理基础设备的情况下升级带宽，大幅度提升网络的传输容量，在光接入网中拥有广阔的应用前景，被认为是FTTx未来演进的最终选择。WDM-PON为每个ONU分配了一个(或一对)波长进行通信，从而实现了ONU与OLT之间虚拟的点对点传输，但这种传输方式却使得点对多点的广播信号传输较为困难。因此本发明在波分复用无源光网络WDM-PON系统中有着非常重要的作用。
在常规实现广播功能的WDM-PON中，一般是在WDM-PON中叠加一个TDM-PON以传输广播信号，或者利用调相的方式载入广播信息，但前者广播信号的传输除存在要承受各种器件的插损，还需要承受功率分配损耗，故其功率相对于点对点信号更低，进而影响到网络的性能和传输容量；而后者则需在系统中增加相位调制和解调器，这就对网络的设备和成本都提出了更高的要求。
事实上，基于B-TV的下一代WDM-PON光接入网，可以通过对网络架构的合理安排，使系统在兼容广播业务和点对点业务的同时，还将在系统的性能和成本之间取得平衡，对未来的WDM-PON发展具有重要影响。本发明就是对系统的体系架构进行了合理的安排，不仅系统可以传输广播信号和点对点的信号，而且系统在成本和性能间也能达到理想状态。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供了一种波分复用无源光网络(WDM-PON)实现广播功能的系统和方法，能有效的在WDM-PON中传输广播信号。为达到上述目的，本发明的构思是：在RN处采用了一种新的结构配置方式，通过这种新的远端节点RN的结构方式可以克服已有方法来传输广播信号的缺陷。
本发明主要是在RN处采用具有波长选择功能的器件--反射式光纤布拉格光栅FBG，以及具有周期循环移位性质的N x N AWG。这样，在RN处就可以完成上下行信号的分离、合路，每个ONU可以同时接收到广播信号以及点对点的数据信号。
根据上述发明构思，本发明采用下列方案：一种波分复用无源光网络实现广播功能的系统，由光线路终端OLT通过单模光纤连接至远端节点RN，而远端节点RN连接多个光网络单元ONU构成，所述光线路终端OLT由收发机阵列、2个波导光栅路由器WGR和一个第一环行器构成，其特征在于：1)所述远端节点RN包括1个光纤布拉格光栅FBG、1个1xN的星状耦合器和1个N x N的阵列波导光栅AWG；其中经一个第二环行器使得单模光纤连接所述光纤布拉格光栅FBG和一个第三环行器，光纤布拉格光栅FBG的输出口连接至耦合器的1个复用端口，耦合器通过环形器连接至阵列波导光栅AWG的第一个端口A1，FBG的反射端口连接至星状耦合器的输入端口；星状耦合器的第1个解复用端口与耦合器相连，星型耦合器的其余N-1个解复用端口与N x N的阵列波导光栅AWG的其余N-1个左端口A2至AN相连；，2)共有N个光网络单元ONU，每个ONU是完全相同的。
一种波分复用无源光网络实现广播功能的方法，采用上述系统进行广播，其特征在于：下行时，光线路终端OLT中的激光器阵列发射出的N个波长以及共享广播波长信号经第一环行器进入单模光纤。信号进入远端节点RN后，经第二环行器进入光纤布拉格光栅FBG，FBG将共享信号反射回来，广播信号经星状耦合器进行分路，分路后的第一路广播信号连同下行信号通过3dB耦合器和光环形器连接至阵列波导光栅第1个端口A1，其余N-1路分路的广播信号直接连接至阵列波导光栅左边其余A2至AN N-1个端口。下行信号和广播信号分别通过阵列波导光栅的解复用和路由功能发送至各个光网络单元ONU，光网络单元ONU将接收到的信号通过粗波分复用器CWDM将共享广播信号与点到点的下行信号分离开来分别接收；上行方向上，在光网络单元ONU中采用反射型半导体放大器RSOA来实现下行波长的再利用与上行信号的重调制，然后通过分布光纤将各个光网络单元ONU的上行信号送至远端节点RN的阵列波导光栅中进行复用，复用后的上行信号通过光环形器、馈线光纤以及光环形器送入光线路终端OLT中的接收机阵列中，从而完成上行信号的接收。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：(1)通过远端节点RN的新型结构，可使网络很简单的实现广播信息的传输；(2)仅仅是对网络结构进行了安排，对器件的要求不高，使网络易于实施使系统在成本和性能之间达到了一个均衡；(3)上下行信号在采用同样的波长进行传输，使的在ONU中不需要其它额外的光源，实现了网络的“无色化”，进而降低了系统成本。(4)在系统中采用光放大器，可以很容易的大大提升用户的数量和接入速率，实验表明基于一般情况下，系统最多可承载168个ONU。
附图说明
图1为本发明一个实施例证波分复用无源光网络实现广播功能的系统结构框图。
图2为波分复用无源光网络系统实现广播功能的远端节点RN及光网络单元ONU的结构框图。
具体实施方式
结合附图说明，本发明的一个实施示例如下：参见图1，本波分复用无源光网络WDM-PON实现广播功能的系统由光线路终端OLT 2中的收发机阵列1、5、2个波导光栅路由器WGR 4，7、1个第一光环行器6、1个远端节点RN11和N个光网络单元ONU 17构成。光线路终端OLT 2与远端节点RN11之间通过单模光纤8连接，各光网络单元ONU 17通过分布光纤16分别与远端节点RN 11连接。远端节点RN11由第二、第三光环行器10、15、一个反射式布拉格光栅FBG 12、一个星状耦合器9、一个3dB耦合器13以及一个N x N的阵列波导光栅AWG 14组成。其中FBG 12的输出口连接至耦合器13的1个复用端口，耦合器13通过第三环形器15连接至阵列波导光栅AWG 14的第一个端口A1，FBG 12的反射端口连接至星状耦合器9的输入端口；星状耦合器9的第1个解复用端口与耦合器13相连，星型耦合器9的其余N-1个解复用端口与N x N的阵列波导光栅AWG 14的其余N-1个左端口A2至AN相连。
参见图2，下行时，光线路终端OLT中的激光器阵列1发射出的N个波长以及共享广播波长3信号通过复用器4复用后经第一环行器6进入单模光纤。信号进入远端节点RN11后，信号经第二环行器10进入光纤布拉格光栅FBG 12，光纤布拉格光栅FBG 12将共享信号反射回来，然后通过星状耦合器9和3dB耦合器13进入到N x N阵列波导光栅AWG 14的输入端口；信号从远端节点RN 11输出后进入光网络单元ONU 17，光网络ONU中的粗波分复用器CWDM 22将共享广播信号与点到点的信号分离开来，分别由相应的接收机19、20进行接收；上行方向上，点对点的信号在光网络单元ONU 17中采用反射型半导体光放大器RSOA 21来实现上行信号的重调制，调制后的各路上行信号进入N x N阵列波导光栅AWG 14复用后从其第一端口输出，复用后的上行信号依次经过第三环行器15、第二环行器10、单模光纤8、第一环行器6后，经解复用器7解复用后进入接收机阵列5完成接收。
Claims (3)
1.一种波分复用无源光网络实现广播功能的系统，由光线路终端OLT(2)、远端节点RN(11)和多个光网络单元ONU(17)构成，其中光线路终端OLT(2)通过单模光纤(8)连接远端节点RN(11)，而远端节点RN(11)连接多个光网络单元ONU(17)；所述光线路终端OLT(2)由激光器阵列(1)和接收机阵列(5)、第一和第二波导光栅路由器WGR(4、7)和一个第一环行器(6)构成，其中激光器阵列(1)与接收机阵列(5)分别经第一和第二波导光栅路由器WGR(4、7)连接第一环形器(6)的两个输入端口，其特征在于：
a.所述远端节点RN(11)由第二环行器(10)、第三环形器(15)、一个光纤布拉格光栅FBG(12)、一个星状耦合器(9)、一个3dB耦合器(13)和一个NxN的阵列波导光栅AWG(14)组成；其中单模光纤(8)经一个第二环行器(10)分别连接所述光纤布拉格光栅FBG(12)和第三环行器(15)，光纤布拉格光栅FBG(12)的输出口连接至3dB耦合器(13)的一个复用端口，该3dB耦合器(13)通过第三环形器(15)连接至所述阵列波导光栅AWG(14)的第一个左端口A1，所述光纤布拉格光栅FBG(12)的反射端口连接至所述星状耦合器(9)的输入端口；该星状耦合器(9)的第1个解复用端口与所述3dB耦合器(13)相连，所述星型耦合器(9)的其余N-1个解复用端口与所述NxN的阵列波导光栅AWG(14)的其余N-1个左端口A2至AN相连；
b.共有N个所述光网络单元ONU(17)，每个光网络单元ONU是完全相同的。
2.根据权利要求1所述的波分复用无源光网络实现广播功能的系统，其特征在于：所述远端节点RN(11)通过分布光纤(16)连接至光网络单元ONU(17)，所述多个光网络单元ONU(17)中的每一个由一个粗波分复用器(22)，一个共享波长的广播信号接收机(19)，一个第二3dB耦合器(18)，一个点到点信号接收机(20)和一个反射型半导体放大器RSOA(21)构成；其中粗波分复用器(22)的输入端连接分布光纤(16)，一个输出端连接广播信号接收机(19)，另一个输出端口经第二3dB耦合器(18)后分别连接点到点信号接收机(20)和反射型半导体放大器RSOA(21)。
3.一种波分复用无源光网络实现广播功能的方法，采用根据权利要求1所述的波分复用无源光网络实现广播功能的系统进行广播，其特征在于：下行时，所述光线路终端OLT(2)中的激光器阵列(1)发射出的N个波长信号和共享广播波长信号通过第一波导光栅路由器(4)复用后经第一环行器(6)进入单模光纤(8)；并经由该单模光纤信号进入远端节点RN(11)后，经第二环行器(10)进入光纤布拉格光栅FBG(12)，光纤布拉格光栅FBG(12)将共享广播波长信号反射回来，共享广播波长信号经星状耦合器(9)进行分路，分路后的第一路共享广播波长信号连同下行信号通过3dB耦合器(13)和第三光环形器(15)连接至阵列波导光栅AWG(14)第1个左端口A1，其余N-1路分路的共享广播波长信号直接连接至阵列波导光栅AWG(14)其余N-1个左端口A2至AN；下行信号和共享广播波长信号分别通过阵列波导光栅(14)的解复用和路由功能发送至各个光网络单元ONU(17)，光网络单元ONU将接收到的信号通过光网络单元ONU的粗波分复用器CWDM(22)将共享广播波长信号与点到点的下行信号分离开来分别接收；上行方向上，在光网络单元ONU(17)中采用反射型半导体放大器RSOA(21)来实现下行波长的再利用与上行信号的重调制，然后通过分布光纤(16)将各个光网络单元ONU(17)的上行信号送至远端节点RN(11)的阵列波导光栅AWG(14)中进行复用，复用后的上行信号通过第三环形器(15)和第二环行器(10)、单模光纤(8)以及第一环形器(6)后，经第二波导光栅路由器WGR解复用后送入光线路终端OLT(2)中的接收机阵列(5)中，从而完成上行信号的接收。
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