CN101848403A - 基于光码分多址复用的无源光网络系统及光线路终端 - Google Patents

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CN101848403A CN201010159967A CN201010159967A CN101848403A CN 101848403 A CN101848403 A CN 101848403A CN 201010159967 A CN201010159967 A CN 201010159967A CN 201010159967 A CN201010159967 A CN 201010159967A CN 101848403 A CN101848403 A CN 101848403A
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成亮
朱松林
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Abstract

本发明提供一种基于光码分多址复用的无源光网络系统及光线路终端，该系统包括：光线路终端，用于将下行数据调制到光载波，对调制后的下行数据进行编码，并在编码后进行密集波分复用处理后输出；及接收上行数据，对接收的上行数据进行解密集波分复用处理和解码；光分配网，用于对光线路终端输出的下行数据进行解密集波分复用处理后输出；及接收上行数据，对接收的上行数据进行密集波分复用处理后输出至光线路终端；至少一个光网络单元，用于接收光分配网输出的下行数据，对接收到下行数据进行解码；及对上行数据进行编码，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同，并将编码后的上行数据传输至光分配网。利用该技术方案，可扩大OCDMA-PON的接入用户容量。

Description

基于光码分多址复用的无源光网络系统及光线路终端
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，特别是涉及一种基于光码分多址复用的无源光网络系统及光线路终端。
背景技术
随着互联网的持续快速发展，视频会议、实时游戏、数字电视等高带宽应用不断涌现，对网络接入带宽提出了更高的要求，比如对高的吞吐量、严格的服务质量QoS和可靠的网络安全性的要求。基于铜线的接入网络已经捉襟见肘，而光纤接入方式则以其巨大的带宽优势逐渐获得全球各大运营商的青睐，尤其是无源光网络(PON，Passive Optical Network)技术，以其纯介质网络特性获得越来越广泛的认可及部署。
无源光网络是一种点到多点的树状网络结构，作为一种新兴的覆盖最后一公里的宽带接入光纤技术，其在光分支点不需要节点设备，只需安装一个简单的光分支器即可，因此具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点，被认为是最有前途的光纤接入技术。
基于不同复用技术的PON目前主要有三种，基于时分复用的无源光网络(TDM-PON)、基于波分复用的无源光网络(WDM-PON)和基于光码分多址复用的无源光网络(OCDMA-PON)。
TDM-PON系统上下行各采用一个波长。TDM-PON系统下行方向在物理层上数据比特流采用广播技术传输到每个ONU，每个ONU设备可以接收到所有数据信息，所以TDM-PON的下行物理层广播传输导致网络安全性下降；在上行方向采用时分多址(TDM，Time Division Multiple)技术，所以存在各个ONU到OLT的距离测定，传输实话语音和视频业务传输时延小等特征。TDM-PON系统在扩展更高带宽时，基于电的高速突发接收技术实现起来十分困难，不仅需要增加复杂的带宽管理算法，同时也在时钟同步、快速光信号检测方面，对半导体和光电子行业提出了苛刻的要求。
随着带宽需求量和用户数的不断增加，波分复用(WDM，WavelengthDivision Multiple)技术被逐渐引入接入网并和PON相结合，形成WDM-PON网络方案。WDM-PON是不同的用户分配不同的波长，这样可以提供带宽利用率。波分复用分为粗波分复用(CWDM，Coarse Wavelength DivisionMultiple)和密集波分复用(DWD，Dense Wavelength Division Multiple)，CWDM的信道间隔为20nm，而DWDM信道间隔为0.2nm到1.2nm。ITU-T已制定的G1983标准只适用于113μm/115μm的WDM技术，即适用于粗波分复用。密集波分复用与粗波分复用相比，可提供的波长数大大增加。
光码分多址复用(OCDMA，Optical Code Division Multiple Access)是一种将光纤介质的大带宽和码分多址CDMA的灵活性相结合的多址复用技术，是码分多址技术在光通信领域的应用和延伸，其具有异步接入、共享信道、数据保密性强等优点。光码分多址复用的无源光网络(OCDMA-PON)将OCDMA技术应用于光接入网中，OCDMA的优点在OCDM-PON中都应得到体现：如可以实现光信号的直接复用与交换，能动态分配带宽，且扩展网络容易，网管简单，因此适于实时、高突发、高速率和保密性的通信业务；通过给用户分配码字实现多址接入，用户可以随即接入，时延也很小；比WDM更具有保密性；光信号处理简单，没有像WDM那样对波长的严格要求，另一方面，也不需要TDM那样严格的时钟同步，从而大大降低了收发设备的成本；具有软容量；OCDMA网络控制管理便捷。OCDMA网络可以实现不同用户的随机异步接入；网络中的结点单元易于实现全光处理，业务透明性高；由不同码区分的不同用户可以比较容易的提供不同的服务质量，灵活的进行网络管理。
如图1所示，一个基于光码分多址复用技术的无源光网络(OCDMA-PON)包括：基于光码分多址技术的光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)和基于光码分多址技术的光网络单元(ONU，Optical Network Unit)，光线路终端与一个或多个光网络单元相连。OCDMA-PON还可以包括一个光分配网络(ODN，Optical Distribution Network)，光线路终端通过光分配网络与一个或多个光网络单元连接，光分配网络可以为耦合器，分光器等，图1中为一个耦合器。OCDMA-PON还可以包括一个或多个光网络终端(ONT，OpticalNetwork Terminal)，一个或多个光网络终端与一个或多个光网络单元连接，作为光网络单元的具体用户。
在OCDMA-PON中，每一个用户在ONU中分配有唯一的光编/解码器，该光编/解码器当编码后的信号通过时为光解码器，当原始信号通过时为光编码器。用户数据流被调制到光载波上后，再通过光编码器，编码后的用户数据通过光分配网上行到OLT。在OLT中，编码后的数据流通过光解码器做光信息的反处理即光编码过程的反处理，实现光解码。解码后的数据流再通过OLT中的发射机上传到其他核心网，实现不同PON间各个ONU的信息的互相传输。从核心网下传的数据流在OLT端经调制后，再通过光编码器编码，然后将编码后的数据流通过光纤通道下传到光分配网，数据流经光分配网将下行数据流传到各个ONU或ONT，在ONU端编码后的数据流经光解码器实现解码，恢复出传输数据以便用户数据的接收。
OCDMA-PON能突破TDM-PON和WDM-PON的一些限制，比如具有可随机接入，异步工作；带宽共享，用户平均使用信道资源；网络控制简单，地址配置灵活；业务透明性好，安全性高等优点。从而解决了基于时分复用的PON所面临的突发检测、带宽动态分配等问题。然而，现有的OCDMA-PON系统存在如下缺点：
1)码复用数有限，限制了系统的接入用户数量；
2)随着复用数增加，用户间的串扰逐渐增大，一定程度上限制了系统的接入用户数量；
3)OCDMA是一种扩频技术，需要较大的带宽，用户间的干扰(MUI)带来的BER固有缺陷，限制了系统的接入用户数量。
发明内容
本发明的目的是提供一种密集波分复用兼容的基于光码分多址复用的无源光网络系统和光线路终端，以扩大现有技术的基于光码分多址复用的无源光网络的接入用户容量。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于光码分多址复用的无源光网络系统，其特征在于，包括：
光线路终端，用于将下行数据调制到光载波，对调制后的下行数据进行编码，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同，并在编码后进行密集波分复用处理后输出；及接收上行数据，对接收的上行数据进行解密集波分复用处理和解码；
光分配网，用于对所述光线路终端输出的下行数据进行解密集波分复用处理后输出；及接收上行数据，对接收的上行数据进行密集波分复用处理后输出至所述光线路终端；
至少一个光网络单元，用于接收所述光分配网输出的下行数据，对接收到所述下行数据进行解码；及对上行数据进行编码，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同，并将编码后的上行数据传输至所述光分配网。
优选地，所述的无源光网络系统，其中，所述光线路终端包括光发送模块，所述光发送模块包括：
多个第一数据处理模块，每一所述第一数据处理模块用于对预定数目的多路下行数据进行调制、编码，并将编码后的下行数据合路后输出；
第一密集波分复用器，用于接收所述多个第一数据处理模块输出的多路下行数据，并对所述多个第一数据处理模块输出的多路下行数据进行密集波分复用处理后发送至光分配网。
优选地，所述的无源光网络系统，其中，每一所述第一数据处理模块包括：
至少一个数据接收及光编码链路，每一所述数据接收及光编码链路包括：调制器，用于将一路下行数据调制到光载波上；编码器，用于对所述调制后的数据进行编码后输出；
第一耦合器，用于将所述至少一个数据接收及光编码链路输出的至少一路下行数据合路后输出至所述第一密集波分复用器。
优选地，所述的无源光网络系统，其中，所述光线路终端包括光接收模块，所述光接收模块包括：
第二密集波分复用器，用于接收所述光分配网输出的上行数据，并对所述光分配网输出的所述上行数据进行解密集波分复用处理后，从多个第一输出端口输出；
多个第二数据处理模块，每一所述第二数据处理模块与所述第一输出端口中的一个相连接，用于将所述第一输出端口输出的上行数据分成多路后、对每一分路的上行数据进行解码后输出。
优选地，所述的无源光网络系统，其中，每一所述第二数据处理模块包括：
第二耦合器，与所述第一输出端口中的一个相连接，用于将所述相连接的第一输出端口输出的上行数据分成多路后输出；
至少一个光解码及数据发送链路，每一所述光解码和数据发送链路包括：解码器，用于对所述第二耦合器输出的一路上行数据进行解码后输出。
优选地，所述的无源光网络系统，其中，所述光分配网包括：
第三密集波分复用器，用于对所述光线路终端输出的下行数据进行解密集波分复用处理后，从多个第二输出端口输出；及接收光网络单元输出的上行数据，并对所述接收的上行数据进行密集波分复用处理后输出至所述光线路终端；
多个第三耦合器，每一所述第三耦合器与一个所述第二输出端口相连接，用于将相连接的第二输出端口输出的下行数据分成多路后，输出至对应的光网络单元，及接收至少一个光网络单元输出的上行数据，并对接收到的至少一个光网络单元输出的至少一路上行数据合路后输出至所述相连接的第二输出端口，以由所述第三密集波分复用器进行密集波分复用处理后输出。
优选地，所述的无源光网络系统，其中，每一所述光网络单元包括：
光编解码器，用于对所述光分配网输出的下行数据进行解码，及对上行数据进行编码后输出至光分配网，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同。
优选地，所述的无源光网络系统，其中，每一所述光网络单元还包括：
第四耦合器，与所述光编解码器相连接，用于将所述光编解码器解码输出的下行数据分成两路；
反射式半导体放大器，用于接收所述第四耦合器输出的第一路下行数据，并将携带所述第一路下行数据的光载波作为上行光源，所述上行光源用于供上行数据进行调制后输出；
接收链路，用于接收所述第四耦合器输出的第二路下行数据，并发送至用户。
优选地，所述的无源光网络系统，其中，所述光线路终端和/或光网络单元利用基于超结构光栅的编解码器来进行编码和/或解码。
另一方面，提供一种光线路终端，其中，包括：
数据接收及光编码链路，用于将下行数据调制到光载波，对调制后的下行数据进行编码，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同；
第一密集波分复用器，用于对所述光编码及数据发送链路编码后的下行数据进行密集波分复用处理后输出；
第二密集波分复用器，用于对接收的上行数据进行解密集波分复用处理；
光解码及数据发送链路，用于将所述第二密集波分复用器输出的上行数据进行解码。
本发明的技术效果在于：
通过在现有技术的基于光码分多址复用的无源光网络系统中采用密集波分复用技术，扩充了接入用户容量，降低了用户的平均接入成本。
附图说明
图1为现有技术的OCDMA-PON的结构示意图；
图2为本发明实施例的OCDMA-PON的结构示意图；
图3为本发明实施例的OCDMA-PON的OLT中，光发射模块的结构示意图；
图4为本发明实施例的OCDMA-PON的OLT中，光接收模块的结构示意图；
图5是本发明实施例的OCDMA-PON中，ONU的结构示意图；
图6为本发明实施例采用的有限消光比的调制方案的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明的技术方案将密集波分复用技术应用于光码分多址复用无源光网络，提出了一种兼容密集波分复用(DWDM)技术的光码分多址复用无源光网络结构。
本发明实施例的光码分多址复用无源光网络系统包括：光线路终端，用于将下行数据调制到光载波，对调制后的下行数据进行编码，每个波长通道上、不同的用户采用的编码不同，并在进行编码后进行密集波分复用处理后输出；及接收上行数据，并对接收的上行数据进行解密集波分复用处理和解码；光分配网，用于对所述光线路终端输出的下行数据进行解密集波分复用处理后输出；及接收上行数据，并对接收的上行数据进行密集波分复用处理后输出至所述光线路终端；至少一个光网络单元，用于接收所述光分配网输出的下行数据，并对接收到所述下行数据进行解码；及对上行数据如用户终端发送的上行数据流进行编码，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同，并将编码后的上行数据传输至所述光分配网。
该例中，每一波长通道的不同用户采用的编码不同，在进行编码时，示例性地，可对同一波长通道的不同用户的下行数据用互成正交的码序列来进行编码。不同波长通道的用户采用的编码可以相同也可以不同。
图2为本发明一实施例的无源光网络系统的框架示意图。如图2，该实施例的无源光网络系统包括：OLT 201，该OLT为基于光码分多址技术、且能对下行数据进行密集波分复用和对上行数据进行解密集波分复用的OLT；光分配网202，包括密集波分复用器(第三密集波分复用器，即第三DWDM)203和耦合器(第三耦合器)204；多个基于光码分多址技术的ONU 205。该例中，每一波长通道上、不同的用户在ONU中分配有唯一的光编解码器，以形成与该用户唯一对应的编码。该例中，OLT通过第三DWDM与一个或多个ONU相连接，第三DWDM的每一输出端口即每一个波长通道对应一套基于OCDMA技术的ONU，该例中，以一个输出端口对应N个ONU为例，从ONUj1到ONUjN，j为自然数，j的取值与DWDM的输出端口相关，该N个ONU采用的编码不同。图2中以DWDM的第二个输出端口为例，该第二个输出端口对应的波长为λ2，其连接的ONU为ONU 21至ONU 2N。该例中，假设第三DWDM有M个输出端口，则该无源光网络系统总共可以连接的光网络单元数为为M*N个，与不兼容密集波分技术的OCDMA-PON相比，容量扩大为原来容量的M倍。该例中，从核心网下传的数据流在OLT端经调制后，再通过编码器编码，然后将编码后的数据流通过光纤通道下传到第三密集波分复用器，经过DWDM的解复用后，再传到各个ONU中，在ONU端编码后的数据流经光解码器实现解码，恢复出传输数据以便用户数据的接收。该例中，OLT的调制、编码和密集波分复用及解复用功能分别通过调制器、编码器和密集波分复用器来实现相应功能。
优选地，上述基于OCDMA技术的OCDMA-PON还包括与ONU相连接的光网络终端ONT，一个或多个ONT与一个光网络单元连接，作为光网络单元的具体用户。
具体实现中，本发明实施例的光线路终端包括光发送模块，该光发送模块包括：多个第一数据处理模块，每一所述第一数据处理模块用于对预定数目的多路下行数据进行调制、编码，并将编码后的下行数据合路后输出；第一密集波分复用器，用于接收所述多个第一数据处理模块输出的多路下行数据，并对所述多个第一数据处理模块输出的多路下行数据进行密集波分复用处理后发送至光分配网。优选地，每一所述第一数据处理模块包括至少一个数据接收及光编码链路和一个第一耦合器，每一数据接收及光编码链路用于对一路下行数据进行调制和编码后输出至第一耦合器，至少一个数据接收及光编码链路发出的下行数据经第一耦合器汇合成一路后输出至第一密集波分复用器的一个输入端口；其中，每一数据接收及光编码链路包括：调制器，用于将一路下行数据调制到光载波上；编码器，用于对所述调制后的数据进行编码后输出，其中，每个波长通道上、不同的用户采用的编码不同。
图3为本发明实施例的光线路终端中光发送模块的结构示意图。图3中只示出了一个与DWDM(第一DWDM)301的第二个输入端口相连接的第一处理模块302，与其它输入端口相连接的第一处理模块的结构类似，在此不再赘述。图3中，第一处理模块包括N个数据接收及光编码链路，N为自然数，每一链路包括调制器和编码器，用于将接收的下行数据流调制到激光源提供的光载波后，并利用编码器编码。该例中，第一处理模块中的各数据接收及光编码链路中的编码器不相同，分别是编码器1至编码器N，以确保同一波长信道的不同的用户具有不同的编码。该第二个输入端口对应的波长为λ2。该例中，第一DWDM具有M个输入端口，分别对应波长λ1至λM的波长通道。如图3，光发送模块还包括第一光放大器303，用于对DWDM输出的下行信号放大后输出至环行器304的端口1，该信号经环行器的端口2通过传输光纤连接至光分配网，并通过光分配网分配到ONU。
该光发送模块中，各器件的连接方式为：每一路数据接收及光编码链路中，调制器与编码器的一端相连接；编码器的另一端与第一耦合器的一端相连接，第一耦合器的另一端与第一DWDM的一个输入端口相连接，DWDM的输出端口通过传输光纤与第一光放大器303相连接，第一光放大器与环行器304的端口1相连接，环行器的端口2通过传输光纤与光分配网中的DWDM(第三DWDM)相连接。
在本发明的该实施例中，采用宽带光源，各数据接收及光编码链路采用的激光源是相同的。编码后的信号在进入第一DWDM之前，因为激光源是一样的，所以各路信号的波长段是一样的，进入第一DWDM之后，由于DWDM的滤波作用，使得编码后的信号只占一个波长，其中，每个输入端口对应信号波段中的一段，该例中M个输入端口分别对应波长λ1至λM，DWDM进行密集波分处理后，将编码后各波长的下行数据通过一根光纤输出至第一光放大器。优选地，DWDM通过一根色散补偿光纤DCF将输出的信号传输至第一光放大器，用于补偿光纤色散，如馈线或平均距离色散。该例中利用DWDM对OCDMA编码的光谱进行切割，以增加可利用的信道数。第一光放大器，用于提高发送功率。
信道中，下行数据流被调制器调制到激光源发出的光载波上，然后通过编码器进行编码，根据OCDMA的原理，同一波长信道的不同用户分配到一个唯一的编码，示例性地可以是光正交码，编码器用这个唯一的码字对用户的数据流进行编码。然后，编码用户数据流经耦合器耦合到密集波分复用器一路，再经光纤传输到ONU或ONT。在ONU端数据流经光解码器解码，这个解码器必须是与OLT中的编码器一一对应的，这样才能恢复出数据以便在用户端接收。
具体实现中，OLT包括光接收模块，光接收模块包括：密集波分复用器(第二密集波分复用器，即第二DWDM)，用于接收所述光分配网输出的上行数据，并对所述光分配网输出的所述上行数据进行解密集波分复用处理后，从第二DWDM的多个第一输出端口输出；多个第二数据处理模块，每一所述第二数据处理模块与所述第一输出端口中的一个相连接，用于将所述第一输出端口输出的上行数据分成多路后、对每一分路的上行数据利用解码器解码后输出。优选地，每一所述第二数据处理模块包括至少一个数据解码及发送链路和一个第二耦合器，每一所述第二耦合器与所述第一输出端口中的一个相连接，用于将所述相连接的第一输出端口输出的上行数据分成多路后输出。每一光解码及数据发送链路包括：解码器，用于对第二耦合器输出的一路上行数据进行解码后输出。
图4为本发明实施例的光线路终端中光接收模块的结构示意图。图4中只示出了一个与DWDM(第二DWDM)401的第二个输出端口(第二个第一输出端口)相连接的第二处理模块402，该第二处理模块对应波长为λ2的波长通道，与其它输出端口相连接的第二处理模块的结构类似，在此不再赘述。如图4，第二处理模块包括N个光解码及数据发送链路，N为自然数，每一链路包括解码器、阈值器(THR)、光电探测器(PD)和判决电路(DE)。THR用于抑制多用户干扰，以改善误码率、更好的恢复出数据流；PD用于将光信号转换成电信号，带电限幅放大器；DE用于时钟提取及设定判决电平，输出数字信号。该实施例中，光电探测器(PD)、判决电路(DE)做数据流接收机用。如图4，从第二DWDM的一个输出端口输出的上行信号通过第二耦合器403分成多路后，输入第二处理模块中各光解码及数据发送链路的解码器，该例中，为解码器1至解码器N，通过各解码器恢复各用户传送的上行数据。光接收模块还包括第二光放大器404，用于对从环行器304的端口3接收的上行数据放大后输出至第二DWDM。
该光接收模块中，各器件的连接方式为：第二放大器的404的一端与环行器304的端口3相连接，通过端口3接收ONU发送的上行数据；第二放大器的另一端与第二DWDM的输入端口相连接；第二DWDM的多个输出端口(第二输出端口)，该例中为M个输出端口中的每个与对应的第二耦合器的一端相连接，耦合器的另一端与对应第二处理模块的多条光解码及数据发送链路中的解码器相连接，解码器与阈值器THR相连接；阈值器与光电探测器PD相连接；光电探测器与判决电路DE相连接。
信道中，各个ONU上的数据流经光编码器编码后经光分配网的传输后由环行器的端口2输入，并通过环行器的端口3进入OLT，编码后的数据流通过第二DWDM和第二耦合器的分光后传输到各个光解码及数据发送链路，各个发送链路中数据流经光解码器解码后，恢复出数据流，然后将其上传到核心网中。使用阈值器(THR)是为了更好的恢复出数据流。光电探测器(PD)、判决电路(DE)做数据流接收机用。
图5为本发明实施例的一个ONU单元的结构示意图。如图5，该实施例的ONU包括光编解码器、耦合器(第四耦合器)、反射型半导体光放大器(RSOA，Reflective Semiconductor Optical Amplifier)、和接收链路；光编解码器用于对光分配网输出的下行数据进行解码，及对上行数据进行编码后输出至光分配网，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同；第四耦合器用于将所述光编解码器解码输出的下行数据分成两路；RSOA用于接收所述第四耦合器输出的第一路下行数据，并将携带所述第一路下行数据的光载波作为上行光源，所述上行光源用于供上行数据进行调制后输出；接收链路，用于接收所述第四耦合器输出的第二路下行数据，并发送至用户。其中，接收链路包括：光探测器PD和判决电路DE。该例的ONU中，采用上行再调制技术，将要传输到核心网的数据流经RSOA进行上行再调制，将部分下行光信号光作为上行光载波，然后将上行信号调制到此光载波上发送至OLT。该实施例的OCDMA-PON中，同一波长信道的每一个用户在ONU中分配有唯一的光编解码器，以使不同用户具有不同的编码，该光编解码器用于当编码后的信号通过时充当光解码器，当原始信号通过时为充当光编码器。当然，在实现中也可以采用分离的编码器和解码器。
优选地，ODN与ONU通过环行器(第二环行器，图中未示出)相连接，ODN的下行数据通过第二环行器的端口1输入，并通过第二环行器的端口2进入ONU；ONU的上行数据通过第二环行器的端口2输入，并通过第二环行器的端口3进入ODN。
ONU中，上行数据流通过RSOA、光编码器与ODN相连接，构成ONU的上行数据编码及发送链路；光解码器、PD、DE与ODN相连接，构成ONU的下行数据解码及接收链路。该例中，ONU的第四耦合器用于在下行数据解码后，将解码后的信号分成两路，一路通过PD、DE发送至用户，一路发送至RSOA，RSOA将接收到的数据流放大、反射回编解码器进行编码，利用上行再调制将上行数据发送至ODN，通过ODN中的DWDM对频谱进行滤波实现多波长复用后，进入光纤传输信道中，上行到OLT的接收模块，在OLT中实现光解码。该例中，上述ONU中各器件通过传输光纤相连接。利用RSOA进行上行再调制，无需在ONU处设置激光源，简化了ONU的结构，节省了成本。
信道中，从OLT及从OLT的光发送模块到ONU的编码后的下行数据流到达环行器端口1，经环行器后由环行器的端口2通过传输光纤输出至ODN，通过ODN进入ONU，由ONU的光解码器进行解码，解码后的数据流在接收端实现用户数据信息的接收，光探测器(PD)、判决电路(DE)做数据流接收用。RSOA可将接收到的数据流放大、反射作为ONU的光源，ONU将上行数据通过RSOA调制到所述ONU的光源上并送入编码器编码，通过ODN的分配传输后进入到光纤传输信道中，上行到OLT的接收模块中，在OLT端经过光解码器解码，恢复数据流，最后再传输到核心网络。
为实现将上行数据再调制到下行光的功能，需OLT中的数据调制采用有限消光比的调制方式，即数据‘0’保留一部分光。优选地，OLT中采用马赫-曾德调制器将数据调制到光脉冲上，数据“0”对应一个低脉冲；数据“1”对应一个高脉冲。
利用反射式半导体光放大器的增益饱和效应可以实现对下行数据的擦除，其主要工作原理是：当入射光强或者增益系数增大到导致半导体光放大器饱和时，其输出便为恒定的连续光，可以当作上行信号的载波。需要注意的是，当下行光信号的消光比很大时，那么在光信号弱时便难以达到增益饱和，这样形成的载波显然不够理想，而过分地增大增益系数则会导致效率降低，所以对于下行信号应当设置合适的消光比，以实现增益饱和的同时充分利用下行光源。而有限消光比调制技术便可以很好地满足这一点，特别是在上下行速率相同时，这种调制方式将有效改善RSOA对下行数据的擦除效果。
本发明一实施例的OCDMA-PON系统中采用有限消光比的脉冲调制技术，利用“高低”不同的光脉冲对数字数据进行电光调制，具体的有限消光比的脉冲调制方案如图6所示，将调制器的偏置电压、信号的电压峰峰值设置在合适的位置，则经电光调制后的激光脉冲会呈现出如图的“高低”脉冲的样式。该例中，原始数据中的“1”和“0”由光强不同的脉冲表示，根据OCDMA的原理，用户分配到一个唯一的编码，示例性地，如唯一的光正交码，所以数据中的“1”和“0”都被OCDMA编码器编码。然后，编码用户数据流经耦合器耦合到密集波分复用器，再经光纤传输到ONU或ONT。ONU接收下行数据后，经编解码器解码后恢复到“高低”的脉冲形式后，经耦合器分成两路，一路经光电探测器PD接收转换为电信号，并经判决电路DE恢复时钟，并设置合适的阈值电平D(如图6)，高于阈值D的数据为“1”，低于D的数据为“0”；另一路经反射式半导体光放大器的放大作用抹去数据后，作为上行数据的调制光。该例中，优选地，ONU采用双纤双向结构。优选地，上述各器件之间的连接均使用传输光纤进行连接。
下面结合图2-4对本发明实施例的无源光网络系统在下行和上行方向的工作过程进行说明。
在下行方向：
OLT将从核心网中接收到的数据流进行调制、编码，具体地，每一个数据接收编码链路中，数据流首先被调制器调制到激光源发出的光载波上，然后通过这一链路中的编码器进行编码，N路编码后的数据链路经耦合器汇合，输入到DWDM(第一DWDM)的一个波长输入端口，M个波长输入端口的数据经DWDM汇合后从输出端口输出，然后发送到光分配网中的DWDM(第三DWDM)；第三DWDM对OLT发送来的信号进行分波长即解密集波分复用，将每一个波长分配到对应的N路ONU，在N路ONU中利用分束器将信号分到每一路ONU，同一波长通道的每一路ONU根据分配给自身的解码器，恢复传输给自己的原始数据流。其中，在ONU处，ONU将通过编解码器解码后的下行数据发送到耦合器(第四耦合器)，经第四耦合器后分成两路，一路发送给用户终端，一路发送给RSOA，用于作为上行再调制的光源。
在上行方向：
ONU中，首先将要传输到核心网的数据流经RSOA调制，然后经编码器编码，同一波长信道的N路ONU的编码后的数据流经光分配网中的耦合器(第三耦合器)汇合后，输入到光分配网中的第三DWDM的一个波长输入端口，M个波长输入端的数据经第三DWDM汇合成一路后从输出端口输出，然后发送到OLT；在OLT中，首先第二DWDM对ONU发送来的信号进行分波长即解密集波分复用，将每一个波长分配到对应的N路数据接收及光编码链路，然后利用耦合器(第二耦合器)将信号分到每一路数据接收及光编码链路，每一路数据接收及光编码链路经解码器解码后，恢复出ONU要上传的数据流，最后由OLT输出到核心网中。
优选地，光线路终端中采用光放大器来提高发送功率和接收端功率，其中，用于光发送模块的光放大器是高饱和功率的功率放大器，用于光接收的是低噪声的前置放大器，以保证这个链路良好的信噪比表现。
优选地，本发明实施例的OCDMA-PON中，采用光纤布拉格光栅的编解码器或阵列波导光栅的编解码器等。优选地，为避免DWDM的光谱切割对信号的影响，采用基于超结构的编解码器如超结构光纤布拉格光栅(SSFBG，Superstructured Fiber Bragg Grating)来进行光编码和/或解码。
本发明提供了一种光线路终端，包括：数据接收及光编码链路，用于将下行数据调制到光载波，对调制后的下行数据进行编码，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同；第一密集波分复用器，用于对所述光编码及数据发送链路编码后的下行数据进行密集波分复用处理后输出；第二密集波分复用器，用于对接收的上行数据进行解密集波分复用处理；光解码及数据发送链路，用于将所述第二密集波分复用器输出的上行数据进行解码。
优选地，本发明实施例的光线路终端，包括多个数据接收及光编码链路，预定数目的数据接收及光编码链路与一第一耦合器相连接构成一第一数据处理模块。
优选地，本发明实施例的光线路终端，包括多个光解码及数据发送链路，预定数目的光解码及数据发送链路与一第二耦合器相连接构成一第二数据处理模块。
本发明实施例的光线路终端的结构与上述对OCDMA-PON系统中描述的OLT的结构相同，在此不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于光码分多址复用的无源光网络系统，其特征在于，包括：
光线路终端，用于将下行数据调制到光载波，对调制后的下行数据进行编码，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同，并在编码后进行密集波分复用处理后输出；及接收上行数据，对接收的上行数据进行解密集波分复用处理和解码；
光分配网，用于对所述光线路终端输出的下行数据进行解密集波分复用处理后输出；及接收上行数据，对接收的上行数据进行密集波分复用处理后输出至所述光线路终端；
至少一个光网络单元，用于接收所述光分配网输出的下行数据，对接收到所述下行数据进行解码；及对上行数据进行编码，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同，并将编码后的上行数据传输至所述光分配网。
2.根据权利要求1所述的无源光网络系统，其特征在于，所述光线路终端包括光发送模块，所述光发送模块包括：
多个第一数据处理模块，每一所述第一数据处理模块用于对预定数目的多路下行数据进行调制、编码，并将编码后的下行数据合路后输出；
第一密集波分复用器，用于接收所述多个第一数据处理模块输出的多路下行数据，并对所述多个第一数据处理模块输出的多路下行数据进行密集波分复用处理后发送至光分配网。
3.根据权利要求2所述的无源光网络系统，其特征在于，每一所述第一数据处理模块包括：
至少一个数据接收及光编码链路，每一所述数据接收及光编码链路包括：调制器，用于将一路下行数据调制到光载波上；编码器，用于对所述调制后的数据进行编码后输出；
第一耦合器，用于将所述至少一个数据接收及光编码链路输出的至少一路下行数据合路后输出至所述第一密集波分复用器。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的无源光网络系统，其特征在于，所述光线路终端包括光接收模块，所述光接收模块包括：
第二密集波分复用器，用于接收所述光分配网输出的上行数据，并对所述光分配网输出的所述上行数据进行解密集波分复用处理后，从多个第一输出端口输出；
多个第二数据处理模块，每一所述第二数据处理模块与所述第一输出端口中的一个相连接，用于将所述第一输出端口输出的上行数据分成多路后、对每一分路的上行数据进行解码后输出。
5.根据权利要求4所述的无源光网络系统，其特征在于，每一所述第二数据处理模块包括：
第二耦合器，与所述第一输出端口中的一个相连接，用于将所述相连接的第一输出端口输出的上行数据分成多路后输出；
至少一个光解码及数据发送链路，每一所述光解码和数据发送链路包括：解码器，用于对所述第二耦合器输出的一路上行数据进行解码后输出。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的无源光网络系统，其特征在于，所述光分配网包括：
第三密集波分复用器，用于对所述光线路终端输出的下行数据进行解密集波分复用处理后，从多个第二输出端口输出；及接收光网络单元输出的上行数据，并对所述接收的上行数据进行密集波分复用处理后输出至所述光线路终端；
多个第三耦合器，每一所述第三耦合器与一个所述第二输出端口相连接，用于将相连接的第二输出端口输出的下行数据分成多路后，输出至对应的光网络单元，及接收至少一个光网络单元输出的上行数据，并对接收到的至少一个光网络单元输出的至少一路上行数据合路后输出至所述相连接的第二输出端口，以由所述第三密集波分复用器进行密集波分复用处理后输出。
7.根据权利要求1所述的无源光网络系统，其特征在于，每一所述光网络单元包括：
光编解码器，用于对所述光分配网输出的下行数据进行解码，及对上行数据进行编码后输出至光分配网，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同。
8.根据权利要求7所述的无源光网络系统，其特征在于，每一所述光网络单元还包括：
第四耦合器，与所述光编解码器相连接，用于将所述光编解码器解码输出的下行数据分成两路；
反射式半导体放大器，用于接收所述第四耦合器输出的第一路下行数据，并将携带所述第一路下行数据的光载波作为上行光源，所述上行光源用于供上行数据进行调制后输出；
接收链路，用于接收所述第四耦合器输出的第二路下行数据，并发送至用户。
9.根据权利要求1-3、7-8中任一项所述的无源光网络系统，其特征在于，所述光线路终端和/或光网络单元利用基于超结构光栅的编解码器来进行编码和/或解码。
10.一种光线路终端，其特征在于，包括：
数据接收及光编码链路，用于将下行数据调制到光载波，对调制后的下行数据进行编码，每个波长通道上、不同用户采用的编码不同；
第一密集波分复用器，用于对所述光编码及数据发送链路编码后的下行数据进行密集波分复用处理后输出；
第二密集波分复用器，用于对接收的上行数据进行解密集波分复用处理；
光解码及数据发送链路，用于将所述第二密集波分复用器输出的上行数据进行解码。
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