CN102710576A

CN102710576A - 相干检测无色正交频分复用波分复用无源光网络系统和传输方法

Info

Publication number: CN102710576A
Application number: CN2012101965402A
Authority: CN
Inventors: 汤磊; 伍仕宝; 鲍冠男; 李玉龙; 鹿宏柯
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-15
Also published as: CN102710576B

Abstract

本发明涉及一种可实现相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络系统和传输方法。系统中采用1个光线路终端，通过两路光纤链路连接远端节点，远端节点连接两组光网络单元共N2个；其中，光线路终端由N2个光源、N2个功率分路器、N2个OFDM信号发生器、N2个调制器、N2个光环形器、N2个上行信号接收器和两个N1循环阵列波导光栅组成；光线路终端可以分为上、下两部分，每一部分的上行载波和下行载波是不同的，这样可以减少整个系统的串扰噪声；相干检测的实现，充分利用光线路终端中已有的光源，作为上行相干检测的相干光源；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的重调制技术来实现的。本发明中通过利用光线路终端中已有的光源作为相干光源进行上行信号的相干检测降低了系统成本的同时实现了减少串扰噪声的影响，并且使系统在成本和性能之间达到了均衡。

Description

相干检测无色正交频分复用波分复用无源光网络系统和传输方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种可实现相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络（OFDM-WDM-PON）系统和传输方法。

背景技术

接入网作为用户端和城域网/骨干网的桥梁，发展迅速，特别是光接入网。近年来，EPON、GPON、Hybrid WDM/TDM-PON、OFDM-PON等一系列光接入网的概念快速发展。基于光正交频分复用(OFDM)的接入网技术能够灵活的进行时域和频域资源的划分，已经引起众多研究人员和通信设备商的关注。光OFDM频谱效率高，容量大，可以实现不同粒度的资源调度，能够满足不同业务的服务质量(QOS)和带宽需求。基于光OFDM的接入网不仅可以实现大容量的光接入，而且还能够实现无线和有线接入方式的无缝融合、并且可以兼容现有光接入网，实现动态可重构网络进而减少成本；此外，它在长距离接入方面也有广阔的应用前景。波分复用无源光网络WDM-PON技术可以在不改变物理基础构架的情况下升级带宽，大幅度提升网络的传输容量，实现虚拟的点对点传输，各个用户之间不会共享信息，具有天然的安全性。本发明利用现有的WDN-PON的优势结合光OFDM的优点对系统的架构进行了合理的布局，系统不仅充分利用已经铺设好的光源作为相干光源降低系统的成本，而且可以减少整个系统光纤链路的串扰噪声和瑞利散射对信号的影响提高系统性能。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供了一种可实现相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络（OFDM-WDM-PON）系统和传输方法，可以很好地利用已有的光源作为相干光源且能有效地减少串扰噪声和瑞利散射的影响。

为达到上述目的，本发明的构思是：光线路终端OLT采用两组波段的载波，信号采用正交频分复用的调制方式；在光线路终端利用已有的光源作为上行信号的相干光源；同时通过这种新的方法，可以实现光网络单元ONU的无色化，大大降低系统的成本和提高系统性能。

根据上述发明构思，本发明采用下列方案：

一种实现相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络系统，由光线路终端OLT通过两路光纤链路——第一光纤链路和第二光纤链路连接远端节点RN、而远端节点RN连接第一组、第二组两组光网络单元ONU构成，其特征在于：1）所述的光线路终端OLT中，第一组、第二组两组N个光源分别连接第一组、第二组功率分路器第一端口，第一组、第二组功率分路器第二端口分别连接第一组、第二组强度调制器IM第一端口，第三端口分别连接第一、第二部分中第一组、第二组上行信号接收器Up RX相干光源接收端口。第一组、第二组OFDM信号发生器分别与第一组、第二组强度调制器IM第二端口相连；第一组、第二组强度调制器第三端口连接第一组、第二组N个环形器第一端口；第一组、第二组N个环形器第二端口连接至第一、第二个循环阵列波导光栅AWG，第三端口连接第一组、第二组上行OFDM信号接收器Up RX上行信号接收端口；第一、第二个循环阵列波导光栅AWG的另一个端口分别连接第一、第二光纤链路；2）所述上行信号接收器中，第一功率分路器第一端口连接第一组功率分路器的第三端口，第二端口连接90度移相器的第一端口，第三个端口连接第一耦合器第一端口；第二功率分路器第一端口连接第二组环形器第三端口，第二、第三端口分别连接第一、第二耦合器的一个端口。第一、第二耦合器的剩余端口连接第一、第二光探测器，第一、第二光探测器连接第一上行OFDM信号解调器；3）所述远端节点RN包含第三、第四两个循环阵列波导光栅AWG，第三循环阵列波导光栅AWG与第四循环阵列波导光栅AWG分别连接第一组、第二组N个光网络单元ONU；4）所述的第一光网络单元ONU，第一环形器第一端口连接第三循环阵列波导光栅AWG，第二端口连接第三功率分路器第一端口，第三个端口连接第一反射型半导体光放大器RSOA；第三功率分路器第二端口连接第一下行信号接收器RX，第三端口连接第二光网络单元ONU中第二反射型半导体光放大器RSOA。

一种实现相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络传输方法，采用上述系统进行传输，其特征在于：在所述的光线路终端OLT中采用的第一组、第二组光源分别属于不同的波段（这里采用红波段和绿波段加以说明）；

属于红波段，

Figure 2012101965402100002DEST_PATH_IMAGE002

属于绿波段且它们的频率间隔相差整数倍的FSR，这样做的好处是载波

和载波

可以通过第一、第二、第三、第四循环阵列波导光栅AWG的同一个端口。第一组红波段光源产生载波经第一组功率分路器后，一路作为光线路终端OLT第一部分下行信号的载波，通过第一组强度调制器加载由第一组OFDM信号发生器产生的信号；另一路传送给第二组上行信号接收器Up RX，以第二组上行信号接收器Up RX中第一个接收器N+1为例，相干光源

与上行接收信号进入第二组上行信号接收器中后，先经过第一、第二个功率分路器分为两路，相干光源一路经过第一个90度移相器后与一路接收信号在第二耦合器耦合，相干光源另一路直接与接收信号的另一路经过第一耦合器耦合。耦合以后的信号分别经过第一、第二个光探测器探测，最后进入第一个上行OFDM信号接收机进行信号解调；第二组绿波段光源产生载波经过功率分路器后，一路作为光线路终端OLT第二部分的下行信号的载波，通过第二组强度调制器IM加载由第二组OFDM信号发生器产生的信号；另外一路作为光线路终端OLT第一部分的第一组上行信号接收器RX相干检测的相干光源。调制好的下行信号由第一组、第二组强度调制器端IM口出来经过第一组、第二组环形器通过第一、第二个循环阵列波导光栅AWG复用后注入到第一、第二光纤链路进行传输。在第一组光网络单元ONU中，下行信号经过第一环形器后通过第三个功率分路器分为两路：一路传送给第一下行接收器RX；另外一路传送给第二光网络单元ONU中第二反射型半导体光放大器RSOA，作为第二光网络单元ONU的上行信号的载波。在第二组光网络单元ONU中，下行信号经过第二环形器后通过第四功率分路器分为两路：一路传送给第二下行接收器RX；另外一路传送给第一光网络单元ONU中的第一反射型半导体光放大器RSOA，作为第一光网络单元ONU的上行信号的载波。这样在第一、第二光纤链路中上行信号载波和下行信号的载波处于不同的波段，可以减少瑞利散射和串扰噪声的影响。

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OFDM的调制技术可以极大的增加系统的容量；2）本系统提出了利用光线路终端的光源作为相干光源可以降低系统成本；3）本系统中光纤链路中，上、下行载波相互处于不同的频段，这样可以减少串扰噪声和瑞利散射。

附图说明

图1为本发明“相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络系统和传输方法”结构示意图。

图2为本系统上行信号接收器结构示意图。

具体实施方式

结合附图说明，本发明的实施示例如下：

实施例一：

参见图1~图2，本相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络系统，由光线路终端OLT（1）通过两路光纤链路——第一光纤链路（10）和第二光纤链路（26）连接远端节点RN（12）、而远端节点RN（12）连接第一组、第二组两组光网络单元ONU（17、32）构成，其特征在于：1）所述的光线路终端OLT（1）中，第一组、第二组两组N个光源（3、19）分别连接第一组、第二组功率分路器（4、20）第一端口，第一组、第二组功率分路器（4、20）第二端口连接第一组、第二组强度调制器IM（5、21）第一端口，第三端口分别连接第一、第二部分（2、18）中第一组、第二组上行信号接收器Up RX（7、24）相干光源接收端口。第一组、第二组OFDM信号发生器（6、22）分别与第一组、第二组强度调制器IM（5、21）第二端口相连；第一组、第二组强度调制器第三端口连接第一组、第二组N个环形器（8、23）第一端口；第一组、第二组N个环形器（8、23）第二端口连接至第一、第二个循环阵列波导光栅AWG（9、25），第三端口连接第一组、第二组上行OFDM信号接收器Up RX（7、24）上行信号接收端口；第一、第二个循环阵列波导光栅AWG（9、25）的另一个端口分别连接第一、第二光纤链路（10、26）；2）所述上行信号接收器（24）中，第一功率分路器（33）第一端口连接第一组功率分路器（4）的第三端口，第二端口连接90度移相器的第一端口，第三个端口连接第一耦合器（38）第一端口；第二功率分路器（39）第一端口连接第二组环形器（23）第三端口，第二、第三端口分别连接第一、第二耦合器（38、40）的一个端口。第一、第二耦合器（38、40）的剩余端口连接第一、第二光探测器（36、37），第一、第二光探测器连接第一上行OFDM信号解调器（35）；3）所述远端节点RN（12）包含第三、第四两个循环阵列波导光栅AWG（11、27），第三循环阵列波导光栅AWG（11）与第四循环阵列波导光栅AWG（27）分别连接第一组、第二组N个光网络单元ONU；4）所述的第一光网络单元ONU（17），第一环形器（13）第一端口连接第三循环阵列波导光栅AWG（11），第二端口连接第三功率分路器（14）第一端口，第三个端口连接第一反射型半导体光放大器RSOA（16）；第三功率分路器（14）第二端口连接第一下行信号接收器RX（15），第三端口连接第二光网络单元ONU（32）中第二反射型半导体光放大器RSOA（31）。

实施例二：

本相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络传输方法，采用上述系统实现上行信号的相干检测，其特征在于：在所述的光线路终端OLT（1）中采用的第一组、第二组光源组（3、19）分别属于不同的波段（这里采用红波段和绿波段加以说明）；

属于红波段，

和载波

可以通过第一、第二、第三、第四循环阵列波导光栅AWG（9、11、25、27）的同一个端口。第一组红波段光源组（3）产生载波经第一组功率分路器（4）后，一路作为光线路终端OLT（1）第一部分（2）下行信号的载波，通过第一组强度调制器（5）加载由第一组OFDM信号发生器（6）产生的信号；另一路传送给第二组上行信号接收器Up RX（24），以第二组上行信号接收器Up RX（24）中第一个接收器N+1为例，相干光源

与上行接收信号进入第二组上行信号接收器（24）中后，先经过第一、第二个功率分路器（33、39）分为两路，相干光源一路经过第一个90度移相器后与一路接收信号在第二耦合器（40）耦合，相干光源另一路直接与接收信号的另一路经过第一耦合器（38）耦合。耦合以后的信号分别经过第一、第二个光探测器（36、37）探测，最后进入第一个上行OFDM信号接收机（35）进行信号解调；第二组绿波段光源组（19）产生载波经过功率分路器（20）后，一路作为光线路终端OLT（1）第二部分（18）的下行信号的载波，通过第二组强度调制器IM（5）加载由第二组OFDM信号发生器（22）产生的信号；另外一路作为光线路终端OLT（1）第一部分（2）的第一组上行信号接收器RX（7）相干检测的相干光源。调制好的下行信号由第一组、第二组强度调制器端IM（5、21）口出来经过第一组、第二组环形器（8、23）通过第一、第二个循环阵列波导光栅AWG（9、25）复用后注入到第一、第二光纤链路（10、26）进行传输。

实施例三：

本相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络传输方法，采用上述系统实现低串扰噪声传输，一种实现相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络传输方法，采用根据权利要求1所述的相干检测正交频分复用波分复用无源光网络系统实现信号低串扰噪声传输，其特征在于：在第一光网络单元ONU（17）中，下行信号经过第一环形器（13）后通过第三个功率分路器（14）分为两路：一路传送给第一下行接收器RX（15）；另外一路传送给第二光网络单元ONU（32）中第二反射型半导体光放大器RSOA（31），作为第二光网络单元ONU（32）的上行信号的载波。在第二光网络单元ONU（32）中，下行信号经过第二环形器（28）后通过第四功率分路器（29）分为两路：一路传送给第二下行接收器RX（30）；另外一路传送给第一光网络单元ONU（17）中的第一反射型半导体光放大器RSOA（16），作为第一光网络单元ONU（17）的上行信号的载波。这样在第一、第二光纤链路（10、26）中上行信号载波和下行信号的载波处于不同的波段，可以减少瑞利散射和串扰噪声的影响。

Claims

1.一种实现相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络系统，由光线路终端OLT（1）通过两路光纤链路——第一光纤链路（10）和第二光纤链路（26）连接远端节点RN（12）、而远端节点RN（12）连接第一组、第二组两组光网络单元ONU（17、32）构成，其特征在于：

1）所述的光线路终端OLT（1）中，第一组、第二组两组N个光源（3、19）分别连接第一组、第二组功率分路器（4、20）第一端口，第一组、第二组功率分路器（4、20）第二端口分别连接第一组、第二组强度调制器IM（5、21）第一端口，第三端口分别连接第一、第二部分（2、18）中第一组、第二组上行信号接收器Up RX（7、24）相干光源接收端口；第一组、第二组OFDM信号发生器（6、22）分别与第一组、第二组强度调制器IM（5、21）第二端口相连；第一组、第二组强度调制器第三端口连接第一组、第二组N个环形器（8，23）第一端口；第一组、第二组N个环形器（8、23）第二端口连接至第一、第二个循环阵列波导光栅AWG（9、25），第三端口连接第一组、第二组上行OFDM信号接收器Up RX（7、24）上行信号接收端口；第一、第二个循环阵列波导光栅AWG（9、25）的另一个端口分别连接第一、第二光纤链路（10、26）；

2）所述上行信号接收器（24）中，第一功率分路器（33）第一端口连接第一组功率分路器（4）的第三端口，第二端口连接90度移相器的第一端口，第三个端口连接第一耦合器（38）第一端口；第二功率分路器（39）第一端口连接第二组环形器（23）第三端口，第二、第三端口分别连接第一、第二耦合器（38、40）的一个端口；第一、第二耦合器（38、40）的剩余端口连接第一、第二光探测器（36、37），第一、第二光探测器（36、37）连接第一上行OFDM信号解调器（35）；

3）所述远端节点RN（12）包含第三、第四两个循环阵列波导光栅AWG（11、27），第三循环阵列波导光栅AWG（11）与第四循环阵列波导光栅AWG（27）分别连接第一组、第二组N个光网络单元ONU（17、32）；

4）所述的第一组光网络单元ONU（17）中，第一环形器（13）第一端口连接第三循环阵列波导光栅AWG（11），第二端口连接第三功率分路器（14）第一端口，第三个端口连接第一反射型半导体光放大器RSOA（16）；第三功率分路器（14）第二端口连接第一下行信号接收器RX（15），第三端口连接第二组光网络单元ONU（32）中第二反射型半导体光放大器RSOA（31）。

2.一种实现相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络传输方法，采用根据权利要求1所述的相干检测正交频分复用波分复用无源光网络系统实现相干检测，其特征在于：在所述的光线路终端OLT（1）中采用的第一组、第二组光源（3、19）分别属于不同的波段，这里采用红波段和绿波段加以说明：

属于红波段，

和载波可以通过第一、第二、第三、第四循环阵列波导光栅AWG（9、11、25、27）的同一个端口；第一组红波段光源（3）产生载波经第一组功率分路器（4）后，一路作为光线路终端OLT（1）第一部分（2）下行信号的载波，通过第一组强度调制器（5）加载由第一组OFDM信号发生器（6）产生的信号；另一路传送给第二组上行信号接收器Up RX（24），以第二组上行信号接收器Up RX（24）中第一个接收器N+1为例，相干光源

与上行接收信号进入第二组上行信号接收器（24）中后，先经过第一、第二个功率分路器（33、39）分为两路，相干光源一路经过第一个90度移相器后与一路接收信号在第二耦合器（40）耦合，相干光源另一路直接与接收信号的另一路经过第一耦合器（38）耦合；耦合以后的信号分别经过第一、第二个光探测器（36、37）探测，最后进入第一个上行OFDM信号接收机（35）进行信号解调；第二组绿波段光源组（19）产生载波经过功率分路器（20）后，一路作为光线路终端OLT（1）第二部分（18）的下行信号的载波，通过第二组强度调制器IM（5）加载由第二组OFDM信号发生器（22）产生的信号；另外一路作为光线路终端OLT（1）第一部分（2）的第一组上行信号接收器RX（7）相干检测的相干光源；调制好的下行信号由第一组、第二组强度调制器端IM（5、21）口出来经过第一组、第二组环形器（8、23）通过第一、第二个循环阵列波导光栅AWG（9、25）复用后注入到第一、第二光纤链路（10、26）进行传输。

3.一种实现相干检测的无色正交频分复用波分复用无源光网络传输方法，采用根据权利要求1所述的相干检测正交频分复用波分复用无源光网络系统实现信号低串扰噪声传输，其特征在于：在第一光网络单元ONU（17）中，下行信号经过第一环形器（13）后通过第三个功率分路器（14）分为两路：一路传送给第一下行接收器RX（15）；另外一路传送给第二光网络单元ONU（32）中第二反射型半导体光放大器RSOA（31），作为第二光网络单元ONU（32）的上行信号的载波；在第二光网络单元ONU（32）中，下行信号经过第二环形器（28）后通过第四功率分路器（29）分为两路：一路传送给第二下行接收器RX（30）；另外一路传送给第一光网络单元ONU（17）中的第一反射型半导体光放大器RSOA（16），作为第一光网络单元ONU（17）的上行信号的载波；这样在第一、第二光纤链路（10、26）中上行信号载波和下行信号的载波处于不同的波段，可以减少瑞利散射和串扰噪声的影响。