CN102131129A - 无源光网络中上行信号的接收方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种无源光网络中上行信号的接收方法、装置和系统，所述方法包括：利用种子光源为光网络终端ONT侧的上行发射机提供注入光信号；将所述种子光源作为本地震荡光与所述上行发射机发出的上行光信号进行混频处理；对混频处理后的光信号进行相干接收。本发明实施例利用种子光源为ONT侧的上行发射机提供注入光信号，以及为OLT侧提供本地震荡光，使得本发明实施例可以用较低成本引入相干检测技术来显著提高PON上行接收灵敏度，从而解决大分支比、长距离传输问题，并使PON保留无源特性。

Description

无源光网络中上行信号的接收方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种无源光网络中上行信号的接收方法、装置和系统。
背景技术
无源光网络(Passive Optical Network，PON)是指光配线网(OpticalDistribution Network，ODN)内不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光纤、光分路器(Splitter)等无源器件组成，不需要贵重的有源电子设备。随着技术的发展PON可以包括以太网无源光网络(Ethernet Passive OpticalNetwork，EPON)以及千兆无源光网络(Gigabit-Capable PON，GPON)。
PON的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。但是PON的传输距离较有源光纤传输要短，因此如何有效地扩展G/EPON的传输距离，一直是运营商的追求。
比如，为了解决GPON的长距离传输，标准组织FSAN/ITU-T制定了G.984.6标准，解决方案是在光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)和光网络终端(Optical Network Terminal，ONT)之间增加扩展设备(Extension Box，EB)来提升线路的光功率预算。这里EB有两种不同的实现方案：光放大器(Opticalamplifier，OA)方式和光电-电光转换(Optical-Electrical-Optical converter，OEO)方式。
但是，无论EB采用上述何种方式，将其引入PON中都将会改变ODN的无源特性，因为EB是一个有源装置，其运行过程中需要持续供电，这就产生了供电的问题。
发明内容
本发明实施提供了一种无源光网络中上行信号的接收方法、装置和系统，用于在解决PON的长距离传输的同时保持PON的无源特性。
一方面，本发明实施例提供了一种无源光网络中上行信号的接收方法，该方法包括：利用种子光源为光网络终端ONT侧的上行发射机提供注入光信号；将所述种子光源作为本地震荡光与所述上行发射机发出的上行光信号进行混频处理；对混频处理后的光信号进行相干接收。
另一方面，本发明实施例还提供了一种无源光网络中上行信号的接收装置，包括：种子光源，用于为ONT侧的上行发射机提供注入光信号，以及为所述接收装置提供本地震荡光；相干接收机，用于将所述本地震荡光与所述上行发射机发出的上行光信号进行混频处理及对混频处理后的光信号进行相干接收。
另一方面，本发明实施例还提供了一种无源光网络系统，包括光线路终端OLT和ONT，所述OLT和所述ONT通过光纤及光分路器相连，所述OLT包括第一发射机和第一接收机，所述ONT包括第二发射机和第二接收机，所述第一发射机用于发送下行光信号给所述第二接收机；所述第一接收机包括种子光源和相干接收机，其中，所述种子光源，用于为所述第二发射机提供注入光信号，以及为所述相干接收机提供本地震荡光；所述相干接收机，用于将所述本地震荡光与所述第二发射机发出的上行光信号进行混频处理及对混频处理后的光信号进行相干接收。
本发明实施例利用种子光源为ONT侧的上行发射机提供注入光信号，以及为OLT侧提供本地震荡光，使得本发明实施例可以用较低成本引入相干检测技术来显著提高PON上行接收灵敏度，从而解决大分支比、长距离传输问题，并使PON保留无源特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种无源光网络系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种无源光网络系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种无源光网络中上行信号的接收方法的流程示意图；
图4为为本发明实施例提供的一种无源光网络中上行信号的接收装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明实施例提供的一种无源光网络系统的结构示意图，该系统包括OLT100和ONT200，其中OLT100包括第一发射机110和第一接收机120，ONT200包括第二发射机210和第二接收机220，OLT100和ONT200之间通过光纤300及光分路器400相连，且一个OLT100可以和多个ONT200相连。
在无源光网络系统中，OLT100位于局端，ONT200位于用户端，因此，在本发明实施例中将第一发射机110到第二接收机220的光信号传输称为下行传输，而将第二发射机210到第一接收机120的光信号传输称为上行传输。
在下行传输方向上，第一发射机110用于发送下行光信号给第二接收机220，如果在ODN中采用单纤双向的传输方式，第一发射机110可以先连接至波分复用器(Wavelength Division multiplexing，WDM)，然后通过一根光纤300连接至光分路器400，再通过光分路器400连接至一路或多路ONT200的第二接收机220；如果在ODN中采用双纤双向的传输方式，则可以去掉WDM。
在上行传输方向上，第一接收机120包括种子光源121和相干接收机122，其中：
种子光源121用于为第二发射机210提供注入光信号，以及为相干接收机122提供本地震荡光。由于种子光源121为第二发射机210提供了注入光信号来实现了注入锁定，使得第二发射机210发出的上行光信号的频率和注入光信号频率以及本地震荡光频率完全相同或频率差恒定(即和种子光源121的频率相同或频率差恒定)，进而使得相干接收机122可以实现相干接收。
作为本发明的一个实施例，第二发射机210可以包括注入锁定的法布里-拍罗(Fabry Perot，FP)激光器或反射式半导体放大器(Reflectivesemiconductor optical amplifier，RSOA)。当采用注入锁定的FP激光器时，可以锁定种子光源121的频率；当采用RSOA时，上行光信号不仅在频率上可以和种子光源121保持一致，而且在相位和偏振上也可以和种子光源121保持一致，这样在OLT侧可以实现“零差”相干接收。
相干接收机122用于将种子光源121提供的本地震荡光与第二发射机210发出的上行光信号进行混频处理及对混频处理后的光信号进行相干接收。这里混频处理及相干接收都为已知技术，在此就不再赘述。
但需要指出的是，传统的相干接收机在实现相干接收时需要采用DSP对上行光信号的频率和相位等进行估计，并控制本地震荡光使得本地震荡光的频率和相位与上行光信号的频率和相位完全一致，因此传统的相干接收机在实现上比较复杂，成本也较高。
本发明实施例利用种子光源为ONT侧的发射机提供注入光信号，以及为OLT侧提供本地震荡光，使得上行光信号和本地震荡光的频率一致或频率差恒定，或者频率、相位、偏振都一致，从而可以降低相干接收机的系统复杂度，减少成本，即本发明实施例可以用较低成本引入相干检测技术来显著提高PON上行接收灵敏度，从而解决了长距离传输问题，并使PON保留无源特性。另外由于PON中上行模式是突发模式，因此如果对ONT进行改进，使其发出的上行光信号具有较大的光功率预算，以此来提高传输距离，则会提高ONT的成本，此时如果需要控制成本，则会影响到PON的分支比数，可见本发明实施例还可以利用较低的成本提高PON的分支比数。
如图2所示为本发明实施例提供的另一种无源光网络系统的结构示意图。
在本实施例中，第一发射机110可以包括激光器111、外调制器112和光放大器113，其中外调制器112分别和激光器111及光放大器113相连；第一接收机120可以还包括分支器123和环行器124，其中分支器123的公共端口a和种子光源121相连，而分支端口b则和环行器124相连，分支端口c和相干接收机122相连。
此外，在本实施例中OLT100还包括第一还包括第一波分复用器130，ONT200还包括第二波分复用器230，其中第一波分复用器130分别和光放大器113、环行器124及光纤300相连，而第二波分复用器230分别和第二发射机210、第二接收机220及光纤300相连。
下行方向上，在OLT侧，激光器111为可以为一个能够产生周期脉冲序列的激光器，比如锁模激光器，其发出的下行信号进入外调制器；外调制器112可以阻止从激光器11发出的“0”比特脉冲，而允许“1”比特的脉冲通过，这就是强度外调制的原理，即有光脉冲表示比特“1”，无光脉冲表示比特“0”；经过外调制器112的调制后，下行信号进一步经光放大器113进行功率放大，最后通过第一波分复用器130进入到光线300中进行传输，这里的光放大器113可以根据光信号的波长特性选用合适的放大器，比如半导体光放大器(semiconductor optical amplifier，SOA)或者掺铒光纤放大器(Erbium DopedFiber Amplifier，EDFA)；在ONT侧，第二波分复用器230通过第二波分复用器230接收下行信号并将其传送给第二接收机220。
发明实施例中，在下行方向上通过将外调制器112及光放大器113相结合，可以获得较大的光功率预算，从而在下行方向上为PON的长距离传输提供了解决方案。作为本发明的一个实施例，在下行方向上还可以通过增加前向纠错(Forward Error Correction，FEC)来获得额外的光功率预算。
上行方向上，第二发射机210首先需要接收种子光源121发出的注入光信号，具体来说，种子光源121发出的光信号经过分支器123后，一部分作为注入光信号通过环行器124及第一波分复用器130进入光纤进行传输，最后经过第二波分复用器230进入第二发射机210，另一部分则作为OLT100侧的本地震荡光进入相干接收机122；第二发射机210在收到注入光信号实现注入锁定后，即发出频率和种子光源相同的上行光信号给第二波分复用器230，再依次经过光纤300、第一波分复用器130及环行器124进入相干接收机122。
作为本发明的一个实施例，种子光源121为相干光源，由于相干光源的锁定效率更高，功率浪费小，对因此注入光信号功率要求比较低。
本发明实施例在下行方向上利用外调制技术、光放大器技术及FEC技术相结合增强了下行光功率预算，在下行方向上解决了PON的长距离传输问题；另外本发明实施例在上行方向上利用种子光源为ONT侧的发射机提供注入光信号，以及为OLT侧提供本地震荡光，使得上行光信号和本地震荡光的频率一致，或者频率、相位、偏振都一致，从而可以用较低成本引入相干检测技术来解决PON在上行方向上的长距离传输问题，并使PON保留了无源特性。
如图3所示为本发明实施例提供的一种无源光网络中上行信号的接收方法的流程示意图，需要指出的是，本发明实施例是从OLT侧所进行的描述，该方法包括：
S301：利用种子光源为光网络终端ONT侧的上行发射机提供注入光信号；
由于种子光源为ONT侧的上行发射机提供了注入光信号来，可以使得上行发射机发出的上行光信号的频率和种子光源频率完全相同。
作为本发明的一个实施例，种子光源可以为相干光源，由于相干光源的锁定效率更高，功率浪费小，对因此注入光信号功率要求比较低。
S302：将所述种子光源作为本地震荡光与所述上行发射机发出的上行光信号进行混频处理；
由步骤S301可知，由于上行光信号的频率和种子光源相同，因此上行光信号频率也和本地震荡光相同，从而可以对上行光信号及本地震荡光实现相干接收。
作为本发明的一个实施例，上行发射机可以包括注入锁定的FP激光器或RSOA。当采用注入锁定的FP激光器时，可以锁定种子光源的频率；当采用RSOA时，上行光信号不仅在频率上可以和种子光源保持一致，而且在相位和偏振上也可以和种子光源保持一致，这样在OLT侧可以实现“零差”相干接收。
S303：对混频处理后的光信号进行相干接收。
本发明实施例利用种子光源为ONT侧的发射机提供注入光信号，以及为OLT侧提供本地震荡光，使得上行光信号和本地震荡光的频率一致，或者频率、相位、偏振都一致，从而可以降低相干接收机的系统复杂度，减少成本，即本发明实施例可以用较低成本引入相干检测技术显著提高PON上行接收灵敏度，从而解决大分支比、长距离传输问题，并使PON保留无源特性。
如图4所示为本发明实施例提供的一种无源光网络中上行信号的接收装置的结构示意图，该接收装置位于OLT侧，其包括：种子光源401和相干接收机402。
种子光源401用于为ONT侧的上行发射机提供注入光信号，以及为相干接收机提供本地震荡光。由于种子光源401为上行发射机提供了注入光信号来实现了注入锁定，使得上行发射机发出的上行光信号的频率和注入光信号频率以及本地震荡光频率完全相同(即和种子光源401的频率相同)，进而使得相干接收机402可以实现相干接收。
作为本发明的一个实施例，种子光源可以为相干光源，由于相干光源的锁定效率更高，功率浪费小，对因此注入光信号功率要求比较低。
相干接收机402用于将所述本地震荡光与所述上行发射机发出的上行光信号进行混频处理及对混频处理后的光信号进行相干接收。这里混频处理及相干接收都为已知技术，在此就不再赘述。
但需要指出的是，传统的相干接收机在实现相干接收时需要采用DSP对上行光信号的频率和相位等进行估计，并控制本地震荡光使得本地震荡光的频率和相位与上行光信号的频率和相位完全一致，因此传统的相干接收机在实现上比较复杂，成本也较高。
本发明实施例利用种子光源为ONT侧的发射机提供注入光信号，以及为OLT侧提供本地震荡光，使得上行光信号和本地震荡光的频率一致，或者频率、相位、偏振都一致，从而可以降低相干接收机的系统复杂度，减少成本，即本发明实施例可以用较低成本引入相干检测技术来显著提高PON上行接收灵敏度，从而解决大分支比、长距离传输问题，并使PON保留无源特性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无源光网络中上行信号的接收方法，其特征在于，所述方法包括：
利用种子光源为光网络终端ONT侧的上行发射机提供注入光信号；
将所述种子光源作为本地震荡光与所述上行发射机发出的上行光信号进行混频处理；
对混频处理后的光信号进行相干接收。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行发射机包括注入锁定的法布里-拍罗FP激光器或反射式半导体放大器RSOA。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述种子光源为相干光源。
4.一种无源光网络中上行信号的接收装置，其特征在于，包括：
种子光源，用于为ONT侧的上行发射机提供注入光信号，以及为所述接收装置提供本地震荡光；
相干接收机，用于将所述本地震荡光与所述上行发射机发出的上行光信号进行混频处理及对混频处理后的光信号进行相干接收。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述种子光源为相干光源。
6.一种无源光网络系统，其特征在于，包括光线路终端OLT和ONT，所述OLT和所述ONT通过光纤及光分路器相连，所述OLT包括第一发射机和第一接收机，所述ONT包括第二发射机和第二接收机，
所述第一发射机用于发送下行光信号给所述第二接收机；
所述第一接收机包括种子光源和相干接收机，其中，
所述种子光源，用于为所述第二发射机提供注入光信号，以及为所述相干接收机提供本地震荡光；
所述相干接收机，用于将所述本地震荡光与所述第二发射机发出的上行光信号进行混频处理及对混频处理后的光信号进行相干接收。
7.如权利要求6所述的无源光网络系统，其特征在于，所述OLT还包括第一波分复用器WDM，所述ONT还包括第二WDM，所述第一WDM分别和所述第一发射机及所述第一接收机相连，所述第二WDM分别和所述第二发射机及所述第二接收机相连。
8.如权利要求7所述的无源光网络系统，其特征在于，所述第一发射机包括激光器、外调制器和光放大器，所述外调制器分别和所述激光器及所述光放大器相连，所述光放大器和所述第一WDM相连。
9.如权利要求6-8任一所述的无源光网络系统，其特征在于，所述第二发射机包括注入锁定的FP激光器或RSOA。
10.如权利要求6-8任一所述的无源光网络系统，其特征在于，所述种子光源为相干光源。
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