CN102158772A

CN102158772A - 无色波分复用无源光网络兼容广播业务的系统和方法

Info

Publication number: CN102158772A
Application number: CN2011101389117A
Authority: CN
Inventors: 马雪娇; 甘朝钦; 陈本阳
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: CN102158772B

Abstract

本发明涉及一种无色波分复用无源光网络中兼容广播业务的系统和方法。本系统是：1个光线路终端OLT，通过两根单模光纤连接远端节点RN，而远端节点RN连接至两组光网络单元ONU。其中，光线路终端OLT主要由两个多波长光源、两个正弦波发生器、两个光干涉仪滤波器、多个阵列波导光栅AWG、两个光环行器、两个光耦合器和多个调制器组成；远端节点RN只包括两个阵列波导光栅AWG。光线路终端OLT可以同时实现上下行业务和广播业务的传输，每个ONU可接收到在不同频带的广播信号和下行点到点信号，同时对携带广播信号的光源进行重新调制完成上行传输。本发明通过利用子载波技术以及改变系统的结构同时实现上下行业务和广播业务的传输，并且使系统在成本和性能之间达到了均衡。

Description

无色波分复用无源光网络兼容广播业务的系统和方法

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）兼容广播业务的系统和方法。

背景技术

近年来，EPON、GPON、Hybrid WDM/TDM-PON 等一系列光接入网的概念快速发展。WDM-PON虽然只在韩国有小规模部署，但各国研究机构仍看好研究WDM-PON在接入网中的应用。接入网靠近用户端，对于成本非常敏感，所以，目前WDM-PON急需解决的关键问题就是怎么样尽可能的去降低成本，成本过高也是阻碍WDM-PON长期发展的绊脚石。将DWDM引入到无源光网络PON中不仅可以提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等要求，简化了维护和安装。最后，WDM-PON实现虚拟的点对点进行传输，各个用户之间不会共享信息，具有天然的安全性。综上所述WDM-PON以其优越的特性被认为是下一代接入网的最佳解决方案。随后在WDM-PON中实现电视信号的广播是实现接入网三网合一的关键，也是WDM-PON能够广泛部署的关键动力，具有重要的意义。

随着目前各种新型业务的不断增加，如IPTV，高清晰的广播电视等业务，它们将是下一代光接入网中必须承载的业务。目前针对此问题的解决方法，为广播信号分配一个特定的共享波长或者提供一个宽带光源均是常见的方法，但也存在功率损耗大、速率受限等各种问题。或者利用调相的方式载入广播信息来进行的，再或者采用子载波复用（SCM）方式来解决这个问题。本发明对系统的架构进行了合理的布局，系统不仅可以同时实现广播业务和点对点业务，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）兼容广播业务的系统和方法，能有效的在WDM-PON中传输广播业务。

为达到上述目的，本发明的构思是：光线路终端OLT处通过利用采用子载波复用SCM技术、光载波与子载波分离以及不同波段光载波交换间实现下行、广播以及上行业务的传输。同时通过这种新的方法，可以实现光网络单元的无色化，大大降低系统的成本。

根据上述发明构思，本发明采用下列方案：

一种无色波分复用无源光网络兼容广播业务的系统，由光线路终端OLT通过两根单模光纤第一单模光纤和第二单模光纤连接远端节点RN，而远端节点RN分别通过分布光纤连接至各个光网络单元组构成，其特征在于：1）所述光线路终端OLT是2个多波长激光器MFL分别经过2个马赫-曾德尔调制器MZM连接至第一干涉仪滤波器和第二干涉仪滤波器，两个马赫-曾德尔调制器MZM均由正弦波发生器驱动。第一干涉仪滤波器的两个输出端口分别连接至一个第一1xN 阵列波导光栅AWG和第一相位调制器PM，第一1xN阵列波导光栅AWG的N个输出端口分别连接N个幅度调制器AM，再通过第一Nx1 阵列波导光栅AWG复合在一起，N≥2，N为自然数；第一相位调制器PM由一个差分编码器驱动。第二干涉仪滤波器的两个输出端口分别连接至一个第二1xN 阵列波导光栅AWG和第二相位调制器PM，第二1xN阵列波导光栅AWG的N个输出端口分别连接N个幅度调制器AM，再通过第二Nx1 阵列波导光栅AWG复合在一起，N≥2，N为自然数；第二相位调制器PM由同一个差分编码器驱动。其中第二相位调制器PM的输出与第一Nx1 阵列波导光栅AWG的输出连接至第一光耦合器，第一光耦合器的输出连接第一环行器的第一个端口，而环形器第二个端口连接至所述第一单模光纤，第三端口连接至一个第三1 x N阵列波导光栅AWG；而第一相位调制器PM的输出与第二Nx1 阵列波导光栅AWG的输出连接至第二光耦合器，光耦合器的输出连接第二环行器的第一个端口，而环形器第二个端口连接至所述第二单模光纤，第三端口连接至一个第四1 x N阵列波导光栅；2）远端节点RN包括两个1x N的阵列波导光栅AWG——第五1 x N阵列波导光栅和第六1 x N阵列波导光栅，该两个AWG的输出端口分别连接两组光网络单元；3）共有N个光网络单元ONU，每个ONU利用对广播信号的重调制实现上行信号的传输。

一种无色波分复用无源光网络兼容广播业务的方法，采用上述系统进行广播业务传输，其特征在于：所述光线路终端OLT中的第一多波长激光器和第二多波长激光器同时发射出N个波长且发射的波长在不同的波段，分别为短波波段和长波波段。第一多波长激光器发出的短波波长经正弦波发生器产生的射频信号调制产生双边带子载波复用（DSB-SCM）信号；信号进入第一干涉仪滤波器后，一个端口输出N个双边带子载波，然后经第一阵列波导光栅AWG解复用输出多个短波波段的波长用于下行信号调制，另一个端口输出短波波段的N个光载波，连接第一相位调制器PM进行广播信号的调制。同时，第二多波长激光器发出的长波波长经亦经正弦波发生器产生的射频信号调制产生双边带子载波复用（DSB-SCM）信号；该信号进入第二干涉仪滤波器IL后，一个端口输出N个双边带子载波，然后经第二阵列波导光栅AWG解复用输出多个长波波段的波长用于下行信号调制，另一个端口输出N个长波波段的光载波，连接第二相位调制器PM同样进行广播信号的调制。后第二相位调制器PM输出的长波波段的广播信号与第一Nx1经阵列波导光栅AWG复用后的短波波段的下行信号通过光耦合器耦合，再通过环形器传输至第一单模光纤，而第一相位调制器PM输出的短波波段的广播信号与第二Nx1经阵列波导光栅AWG复用后的长波波段的下行信号通过光耦合器耦合，再通过第二环形器传输至第二单模光纤。第一和第二单模光纤分别连接至远端节点处的第五、第六1xN阵列波导光栅，N个短波波段的下行信号和长波波段的广播信号的复合信号通过第五1xN阵列波导光栅的解复用功能经分布光纤发送至光网络单元组Group1，N个长波波段的下行信号和短波波段的广播信号的复合信号通过第六1xN阵列波导光栅的解复用功能经分布光纤发送至光网络单元组Group2。光网络单元组由N个光网络单元ONU构成，且每个ONU具有同样的架构，每个光网络单元ONU将接收到的信号通过粗波分滤波器将广播信号与点到点的下行信号分离开来分别接收。对于上行信号传输，光网络单元ONU采用对经过相位调制的广播信号进行重调制，然后再通过分布光纤上行信号送至远端节点RN中进行复用，复用后的上行信号再分别通过第一单模光纤和第二单模光纤送入光线路终端OLT中的接收机中，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）系统利用不同频带的多波长光源，这样大大降低了系统的成本，也便于波长管理；2）充分利用子载波复用（SCM）技术，并对不同波段的光载波和子载波耦合实现下行和广播业务的传输，同时实现光网络单元的无色化；3）用于上行是对经过相位调制的广播信号的重调制，消光比的限制降低；4）RN以及ONU处网络结构简单，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亦达到了一个均衡。

附图说明

图１为本发明一个无色波分复用无源光网络兼容广播业务的系统结构示意图。

图2为光网络单元ONU内部结构的示意图。

具体实施方式

结合附图说明本发明的优选实施例如下：

实施例一：

参见图1，本无色波分复用无源光网络WDM-PON兼容广播业务的系统由1个光线路终端OLT（1）通过两根单模光纤——第一单模光纤（26）和第二单模光纤（27）连接远端节点RN（28）、而远端节点RN（28）连接两组光网络单元（33、34）构成。光线路终端OLT（1）是2个多波长激光器MFL（2、3）分别经过2个马赫-曾德尔调制器MZM（4、5）连接至第一干涉仪滤波器（7）和第二干涉仪滤波器（8），两个马赫-曾德尔调制器MZM均由正弦波发生器（6）驱动。第一干涉仪滤波器（7）的两个输出端口分别连接至一个第一1xN 阵列波导光栅AWG（9）和第一相位调制器PM（16），第一1xN阵列波导光栅AWG（9）的N个输出端口分别连接N个幅度调制器AM（11），再通过第一Nx1 阵列波导光栅AWG（12）复合在一起，N≥2，N为自然数；第一相位调制器PM（16）由一个差分编码器（15）驱动。第二干涉仪滤波器（8）的两个输出端口分别连接至一个第二1xN 阵列波导光栅AWG（10）和第二相位调制器PM（17），第二1xN阵列波导光栅AWG（10）的N个输出端口分别连接N个幅度调制器AM（13），再通过第二Nx1 阵列波导光栅AWG（14）复合在一起，N≥2，N为自然数；第二相位调制器PM（17）由同一个差分编码器（15）驱动。其中第二相位调制器PM（17）的输出与第一Nx1 阵列波导光栅AWG（12）的输出连接至第一光耦合器（18），光耦合器（18）的输出连接第一环行器（22）的第一个端口，而环形器（22）第二个端口连接至所述第一单模光纤（26），第三端口连接至一个第三1 x N阵列波导光栅AWG（21），该第三1 x N阵列波导光栅AWG（21）的N个输出分别连接一个光接收机RX（19）；而第一相位调制器PM（16）的输出与第二Nx1 阵列波导光栅AWG（14）的输出连接至第二光耦合器（20），光耦合器（20）的输出连接第二环行器（25）的第一个端口，而环形器（25）第二个端口连接至所述第二单模光纤（27），第三端口连接至一个第四1 x N阵列波导光栅AWG（24），该1 x N阵列波导光栅AWG（24）的N个输出分别连接一个光接收机RX（23）。所述远端节点RN（28）包括两个1x N的阵列波导光栅AWG——第五1 x N阵列波导光栅AWG（29）和第六1 x N阵列波导光栅AWG（30），该两个1 x N阵列波导光栅AWG（29、30）的输出端口分别连接两组光网络单元Group1（33）和Group2（34）。所述远端节点RN（28）通过两组分布光纤（31、32）连接至两组光网络单元，所述的光网络单元ONU（35）包括一个光环行器（36）、一个粗波分滤波器（37）、一个光耦合器（38）、一个幅度调制器（41）、一个广播信号的差分相位的接收机（40）和一个点对点信号接收机（39）；粗波分滤波器（37）的输出端口分别连接至点对点信号接收机（39）和光耦合器（38），光耦合器（38）输出端口连接至广播信号接收机（40）和幅度调制器（41），幅度调制器（41）连接至光环行器（38）。

实施例二：

本无色波分复用无源光网络兼容广播业务的方法，采用上述系统进行广播，所述光线路终端OLT（1）中的第一多波长激光器（2）和第二多波长激光器（3）同时发射出N个波长且发射的波长在不同的波段分别为短波波段和长波波段。第一多波长激光器发出的短波波长经正弦波发生器（6）产生的射频信号调制产生双边带子载波复用（DSB-SCM）信号；信号进入第一干涉仪滤波器IL（7）后，一个端口输出N个双边带子载波，然后经第一阵列波导光栅AWG（9）解复用输出多个短波波段的波长用于下行信号调制，另一个端口输出短波波段的N个光载波，连接第一相位调制器PM（16）进行广播信号的调制。同时，第二多波长激光器发出的长波波长经亦经正弦波发生器（6）产生的射频信号调制产生双边带子载波复用（DSB-SCM）信号；该信号进入第二干涉仪滤波器IL（8）后，一个端口输出N个双边带子载波，然后经第二阵列波导光栅AWG（10）解复用输出多个长波波段的波长用于下行信号调制，另一个端口输出N个长波波段的光载波，连接第二相位调制器PM（17）同样进行广播信号的调制。后第二相位调制器PM（17）输出的长波波段的广播信号与第一Nx1经阵列波导光栅AWG（12）复用后的短波波段的下行信号通过光耦合器（18）耦合，再通过环形器（22）传输至第一单模光纤（26），而第一相位调制器PM（16）输出的短波波段的广播信号与第二Nx1经阵列波导光栅AWG（14）复用后的长波波段的下行信号通过光耦合器（20）耦合，再通过第二环形器（25）传输至第二单模光纤（27）。第一和第二单模光纤分别连接至远端节点RN（28）处的第五、第六1xN阵列波导光栅AWG（29、30），N个短波波段的下行信号和长波波段的广播信号的复合信号通过第五1xN阵列波导光栅（29）的解复用和路由功能经分布光纤（31）发送至光网络单元组Group1（33），N个长波波段的下行信号和短波波段的广播信号的复合信号通过第六1xN阵列波导光栅（30）的解复用和路由功能经分布光纤（32）发送至光网络单元组Group2（34）。光网络单元组由N个光网络单元ONU构成且每个ONU具有同样的架构，每个光网络单元ONU将接收到的信号通过粗波分滤波器（37）将广播信号与点到点的下行信号分离开来分别接收。

参见图2，对于上行信号传输，光网络单元ONU（35）采用对经过相位调制的广播信号进行重调制，然后再通过分布光纤（31、32）将各个光网络单元ONU（35）的上行信号送至远端节点RN（28）的第五1xN阵列波导光栅（29）和第六阵列波导光栅（30）中进行复用，复用后的上行信号再分别通过第一单模光纤（26）和第二单模光纤（27）送入光线路终端OLT（1）中的接收机（19、20）中，从而完成上行信号的接收。

Claims

1.一种无色波分复用无源光网络兼容广播业务的系统，由光线路终端OLT（1）通过两根单模光纤——第一单模光纤（26）和第二单模光纤（27）连接远端节点RN（28）、而远端节点RN（28）连接两组光网络单元（33、34）构成，其特征在于：

1）所述光线路终端OLT（1）是2个多波长激光器MFL（2、3）分别经过2个马赫-曾德尔调制器MZM（4、5）连接至第一干涉仪滤波器（7）和第二干涉仪滤波器（8），两个马赫-曾德尔调制器MZM均由正弦波发生器（6）驱动；第一干涉仪滤波器（7）的两个输出端口分别连接至一个第一1xN 阵列波导光栅AWG（9）和第一相位调制器PM（16），第一1xN阵列波导光栅AWG（9）的N个输出端口分别连接N个幅度调制器AM（11），再通过第一Nx1 阵列波导光栅AWG（12）复合在一起，N≥2，N为自然数；第一相位调制器PM（16）由一个差分编码器（15）驱动；第二干涉仪滤波器（8）的两个输出端口分别连接至一个第二1xN 阵列波导光栅AWG（10）和第二相位调制器PM（17），第二1xN阵列波导光栅AWG（10）的N个输出端口分别连接N个幅度调制器AM（13），再通过第二Nx1 阵列波导光栅AWG（14）复合在一起，N≥2，N为自然数；第二相位调制器PM（17）由同一个差分编码器（15）驱动；其中第二相位调制器PM（17）的输出与第一Nx1 阵列波导光栅AWG（12）的输出连接至第一光耦合器（18），光耦合器（18）的输出连接第一环行器（22）的第一个端口，而环形器（22）第二个端口连接至所述第一单模光纤（26），第三端口连接至一个第三1 x N阵列波导光栅AWG（21），该第三1 x N阵列波导光栅AWG（21）的N个输出分别连接一个光接收机RX（19）；而第一相位调制器PM（16）的输出与第二Nx1 阵列波导光栅AWG（14）的输出连接至第二光耦合器（20），光耦合器（20）的输出连接第二环行器（25）的第一个端口，而环形器（25）第二个端口连接至所述第二单模光纤（27），第三端口连接至一个第四1 x N阵列波导光栅AWG（24），该1 x N阵列波导光栅AWG（24）的N个输出分别连接一个光接收机RX（23）；

2）所述远端节点RN（28）包括两个1x N的阵列波导光栅AWG——第五1 x N阵列波导光栅AWG（29）和第六1 x N阵列波导光栅AWG（30），该两个1 x N阵列波导光栅AWG（29、30）的输出端口分别连接两组光网络单元Group1（33）和Group2（34）；

3）共有两组光网络单元（33、34），每个光网络单元组有N个完全相同的光网络单元ONU（35）。

2.根据权力要求1所述的无色波分复用无源光网络兼容广播业务的系统，其特征在于：所述远端节点RN（28）通过两组分布光纤（31、32）连接至两组光网络单元，所述的光网络单元ONU（35）包括一个光环行器（36）、一个粗波分滤波器（37）、一个光耦合器（38）、一个幅度调制器（41）、一个广播信号的差分相位的接收机（40）和一个点对点信号接收机（39）；粗波分滤波器（37）的输出端口分别连接至点对点信号接收机（39）和光耦合器（38），光耦合器（38）输出端口连接至广播信号接收机（40）和幅度调制器（41），幅度调制器（41）连接至光环行器（38）。

3.一种无色波分复用无源光网络兼容广播业务的方法，采用根据权利要求书1所述的波分复用无源光网络兼容广播业务的系统进行广播，其特征在于：所述光线路终端OLT（1）中的第一多波长激光器（2）和第二多波长激光器（3）同时发射出N个波长且发射的波长在不同的波段分别为短波波段和长波波段；第一多波长激光器发出的短波波长经正弦波发生器（6）产生的射频信号调制产生双边带子载波复用（DSB-SCM）信号；信号进入第一干涉仪滤波器IL（7）后，一个端口输出N个双边带子载波，然后经第一阵列波导光栅AWG（9）解复用输出多个短波波段的波长用于下行信号调制，另一个端口输出短波波段的N个光载波，连接第一相位调制器PM（16）进行广播信号的调制；同时，第二多波长激光器发出的长波波长经亦经正弦波发生器（6）产生的射频信号调制产生双边带子载波复用（DSB-SCM）信号；该信号进入第二干涉仪滤波器IL（8）后，一个端口输出N个双边带子载波，然后经第二阵列波导光栅AWG（10）解复用输出多个长波波段的波长用于下行信号调制，另一个端口输出N个长波波段的光载波，连接第二相位调制器PM（17）同样进行广播信号的调制；后第二相位调制器PM（17）输出的长波波段的广播信号与第一Nx1经阵列波导光栅AWG（12）复用后的短波波段的下行信号通过光耦合器（18）耦合，再通过环形器（22）传输至第一单模光纤（26），而第一相位调制器PM（16）输出的短波波段的广播信号与第二Nx1经阵列波导光栅AWG（14）复用后的长波波段的下行信号通过光耦合器（20）耦合，再通过第二环形器（25）传输至第二单模光纤（27）；第一和第二单模光纤分别连接至远端节点RN（28）处的第五、第六1xN阵列波导光栅AWG（29、30），N个短波波段的下行信号和长波波段的广播信号的复合信号通过第五1xN阵列波导光栅（29）的解复用和路由功能经分布光纤（31）发送至光网络单元组Group1（33），N个长波波段的下行信号和短波波段的广播信号的复合信号通过第六1xN阵列波导光栅（30）的解复用和路由功能经分布光纤（32）发送至光网络单元组Group2（34）；光网络单元组由N个光网络单元ONU构成且每个ONU具有同样的架构，每个光网络单元ONU将接收到的信号通过粗波分滤波器（37）将广播信号与点到点的下行信号分离开来分别接收；对于上行信号传输，光网络单元ONU（35）采用对经过相位调制的广播信号进行重调制，然后再通过分布光纤（31、32）将各个光网络单元ONU（35）的上行信号送至远端节点RN（28）的第五1xN阵列波导光栅（29）和第六阵列波导光栅（30）中进行复用，复用后的上行信号再分别通过第一单模光纤（26）和第二单模光纤（27）送入光线路终端OLT（1）中的接收机（19、20）中，从而完成上行信号的接收。