CN102711000B

CN102711000B - 降低信号噪声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: CN102711000B
Application number: CN201210178596.5A
Authority: CN
Inventors: 伍仕宝; 汤磊; 胡苗青; 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: 2012-06-02
Filing date: 2012-06-02
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-06-02
Also published as: CN102711000A

Abstract

本发明涉及一种降低信号噪声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个中央局端，通过两根单模光纤连接N个光分插复用器形成一个环形网络；通过在环形传输中产生一个专门的波长用来侦听所有的光网络单元的信息的负载情况从而实现载波的动态调度。其中，中央局端由N×2个发射机、N×2个接收机、N×2个环行器和两个N×1循环阵列波导光栅组成；每一个光分插复用器连接2个光网络单元，所以N个光分插复用器支持N×2个光网络单元；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的重调制技术来实现的。本发明中，中央局端分为上、下两部分，每部分的上行载波和下行载波处于不同的波段；这样可以减少整个系统的串扰噪声，并且使系统在成本和性能之间达到了均衡。

Description

降低信号噪声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，具体是涉及一种降低信号噪声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、HybridWDM/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地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，而且能够实现无线和有线接入方式的无缝融合、还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架构的情况下升级带宽，大幅度提升网络的传输容量，实现虚拟的点对点传输，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布局，系统不仅可以实现载波的动态调度，而且可以减少光纤链路的串扰噪声和瑞利散射对信号的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供了一种降低信号噪声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，能有效地实现载波的动态调度同时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：中央局端CO采用两组波段的载波，信号采用正交频分复用的调制方式；在环形光网络终端ONT中采用独立载波用来侦听所有光网络单元的负载情况，从而在中央局端CO控制调整发射端的载波情况。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：

一种无色降低信号噪声正交频分复用波分复用无源光网络系统，由中央局端CO通过两根单模光纤——第一单模光纤和第二单模光纤连接光网络终端ONT，该光网络终端ONT包含N个光分插复用器OADM和一个第一滤波器形成环形结构，每个光分插复用器OADM支持两个光网络单元ONU组成的光网络单元组，其特征在于：1）所述的中央局端CO，由第一组、第二组两组N个发射机——总个数为N2发射机；第一组N个发射机通过第一组N个环形器连接至第一个循环阵列波导光栅AWG；第二组N个发射机通过第二组N个环形器连接至第二个循环阵列波导光栅AWG；第一组N个上行信号接收器通过第一组N个环形器与第一个循环阵列波导光栅AWG连接；第二组N个上行信号接收器通过第二组N个环形器与第二个循环阵列波导光栅AWG连接；第一、第二循环阵列波导光栅AWG分别与第一、第二单模光纤连接；2）所述光网络终端ONT包含第一、第二两个环行器，一个1：1的第一功率分路器和N个光分插复用器OADM连接2N个光网络单元ONU；第一环形器顺时针依次连接N个光分插复用器OADM形成一个准闭合的环形结构；第二环形器连接第一功率分路器接着逆时针依次连接N个光分插复用器OADM形成一个准闭合的环形结构；第一光滤波器连接第一环形器和第一功率分路器；第一、第二环形器分别与第一、第二单模光纤连接；3）所述光网络单元组由第一、第二两个光网络单元ONU组成；一个第二功率分路器第一端口连接光分插复用器，第二端口连接第三环形器，第三端口连接第二反射式半导体光放大器RSOA。一个第三功率分路器第一端口连接光分插复用器OADM，第二端口连接一个第四环形器，第三端口连接一个第一反射式半导体光放大器RSOA。第一局域信息接收机和第一局域信息发射机都是连接在光分插复用器上。第一、第二下行信号接收器分别与第三、第四环形器一个端口连接。

一种降低信号噪声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：在所述的光网络终端ONT环形内由光网络单元组后台产生一个独特的载波，载波依次经过N个光网络单元组收集每组光网络单元组的载波信息的负载情况；通过最后的光网络单元组后，搭载各个光网络单元组载波使用情况信息的被第一功率分路器分为两路：一路通过第二环形器传输给中央局端CO，中央局端把信息传给上一层MAC进行信息的处理，从而控制调整第二发射机组的载波；另外一路通过光滤波器取出信号，然后通过第一环形器传输给中央局端，中央局端把信息传给上一层MAC进行信息的处理，从而控制调整第一发射机组的载波。在所述中央局端CO中采用两组发射机组，下面分别以第一发射机组中第一发射机和第二发射机组中第二发射机作为示例加以说明：首先第一发射机和第二发射机的载波不同，在这里以红波段和绿波段作为示例，属于红波段，属于绿波段，和不但属于不同的波段而且它们满足波长间隔为N倍的FSR；这样做的目的是可以利用循环阵列波导光栅AWG，载波能够通过的通道载波也可以通过；同样循环阵列波导光栅也一样。下行信号采用正交频分复用调制，先把信号调制到低频域上，再通过强度调制器将低频信号调制到光载波上；发射机组调制好信号后，分别通过第一组、第二组环形器连接到第一、第二循环阵列波导光栅AWG进而通过第一、第二单模光纤；上部第一光纤链路的下行载波采用的是红波段，上行载波使用的是绿波段，下部第二光纤链路刚好相反，这样的好处是可以减少串扰噪声和瑞利散射的影响。在所述的光网络单元ONU中，第一发射机和第二发射机的载波和分别属于红波段和绿波段；在接收端和被光分插复用器滤出以后，红波段的被第二功率分路器分为两路：一路被第一下行信号接收机接收；另外一路作为第二反射式半导体光放大器RSOA即作为第二光网络单元ONU的上行载波，这个上行载波将通过下部第二光纤链路发送给第二组接收器。绿波段的同样是被功率分路器分为两路：一路被下行信号接收机接收；另外一路作为第一反射式半导体光放大器RSOA即作为第一光网络单元ONU的上行载波，上行载波将通过上部第一光纤链路发送给第一组上行信号接收器。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的特点和显著优点：1）系统利用OFDM调制技术可以极大地增加系统的容量；2）本系统提出了在环形系统内运用一个独特的载波来搜集所有光网络单元的负载情况，可以实现载波动态调度；3）本系统光纤链路中，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的影响。

附图说明

图1为本发明“降低信号噪声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”结构示意图。

图2为系统光网络单元组结构示意图。

图3为系统发射机结构示意图。

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3，本降低信号噪声正交频分复用波分复用无源光网络系统，由中央局端CO（2）通过两根单模光纤——第一单模光纤（7）和第二单模光纤（16）连接光网络终端ONT（11），该光网络终端ONT（11）包含N个光分插复用器OADM（10）和第一滤波器（19）形成环形结构，每个光分插复用器（OADM）支持两个光网络单元ONU组成的光网络单元组（9）。1）中央局端CO（2），由第一组、第二组两组N个发射机（3，12）——总个数为N2发射机；第一组N个发射机（3）通过第一组N个环形器（5）连接至第一个循环阵列波导光栅AWG（6）；第二组N个发射机（12）通过第二组N个环形器（14）连接至第二个循环阵列波导光栅AWG（15）；第一组N个上行信号接收器（4）通过第一组N个环形器与第一个循环阵列波导光栅AWG（6）连接；第二组N个上行信号接收器（13）通过第二组N个环形器与第二个循环阵列波导光栅AWG（15）连接；第一、第二循环阵列波导光栅AWG（6,15）分别与第一、第二单模光纤（7,16）连接；2）光网络终端ONT（11）包含第一、第二两个环行器（8，17），一个1：1的第一功率分路器（18）和N个光分插复用器OADM（10）连接2N个光网络单元ONU；第一环形器（8）顺时针依次连接N个光分插复用器OADM（10）形成一个准闭合的环形结构；第二环形器（17）连接第一功率分路器（18）接着逆时针依次连接N个光分插复用器OADM（10）形成一个准闭合的环形结构；第一光滤波器（19）连接第一环形器（8）和第一功率分路器（18）；第一、第二环形器（8,17）分别与第一、第二单模光纤（7,16）连接；3）光网络单元组（9）由第一、第二两个光网络单元ONU（24，29）组成；一个第二功率分路器（20）第一端口连接光分插复用器OADM（10），第二端口连接第三环形器（21），第三端口连接第二反射式半导体光放大器RSOA（27）。一个第三功率分路器（25）第一端口连接光分插复用器OADM（10），第二端口连接一个第四环形器（26），第三端口连接一个第一反射式半导体光放大器RSOA（23）。第一局域信息接收机（31）和第一局域信息发射机（32）都是连接在光分插复用器OADM（10）上。第一、第二下行信号接收器（22，28）分别与第三、第四环形器（21，26）一个端口连接。

实施例二：

参见图1，本降低信号噪声正交频分复用波分复用无源光网络传输方法，采用上述系统实现载波动态调度，在所述的光网络终端ONT（11）环形内由光网络单元组（9）后台产生一个独特的载波，载波依次经过N个光网络单元组（9）收集每组光网络单元组的载波信息的负载情况；通过最后的光网络单元组后，搭载各个光网络单元组载波使用情况信息的被第一功率分路器（18）分为两路：一路通过第二环形器（17）传输给中央局端CO（2），中央局端把信息传给上一层MAC（1）进行信息的处理，从而控制调整第二发射机组（12）的载波；另外一路通过光滤波器（19）取出信号，然后通过第一环形器（8）传输给中央局端（2），中央局端把信息传给上一层MAC（1）进行信息的处理，从而控制调整第一发射机组（3）的载波。

实施例三：

参见图1，本降低信号噪声正交频分复用波分复用无源光网络传输方法，采用上述系统实现降低信号噪声，在所述中央局端CO（2）中采用两组发射机组（3，12），下面分别以第一发射机组（3）中第一发射机（33）和第二发射机组（12）中第二发射机（34）作为示例加以说明：首先第一发射机（33）和第二发射机（34）的载波不同，在这里以红波段和绿波段作为示例，属于红波段，属于绿波段，和不但属于不同的波段而且它们满足波长间隔为N倍的FSR；这样做的目的是可以利用循环阵列波导光栅AWG（6），载波能够通过的通道载波也可以通过；同样循环阵列波导光栅（15）也一样。下行信号采用正交频分复用调制，先把信号调制到低频域上，再通过强度调制器（35，36）将低频信号调制到光载波上；发射机组调制好信号后，分别通过第一组、第二组环形器（5，14）连接到第一、第二循环阵列波导光栅AWG（6，15）进而通过第一、第二单模光纤（7，16）；上部第一光纤链路（7）的下行载波采用的是红波段，上行载波使用的是绿波段，下部第二光纤链路（16）刚好相反，这样的好处是可以减少串扰噪声和瑞利散射的影响。

实施例四：

参见图2，本降低信号噪声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，在所述光网络单元ONU，第一发射机（33）和第二发射机（34）的载波和分别属于红波段和绿波段；在接收端和被光分插复用器滤出以后，红波段的被功率分路器分为两路：一路被下行信号接收机(22)接收；另外一路作为反射式半导体光放大器RSOA（27）即作为第二光网络单元ONU（29）的上行载波，这个上行载波将通过下部第二光纤链路（16）发送给第二组接收器（13）。绿波段的同样是被功率分路器分为两路：一路被下行信号接收机（28）接收；另外一路作为反射式半导体光放大器RSOA（23）即作为第一光网络单元ONU（24）的上行载波，上行载波将通过上部第一光纤链路（7）发送给第一组上行信号接收器（4）。

Claims

1.一种降低信号噪声正交频分复用波分复用无源光网络系统，由中央局端CO（2）通过两根单模光纤——第一单模光纤（7）和第二单模光纤（16）连接光网络终端ONT（11），该光网络终端ONT（11）包含N个光分插复用器OADM（10）和一个第一光滤波器（19）形成环形结构，每个光分插复用器（OADM）支持两个光网络单元ONU组成的光网络单元组（9），其特征在于：

1)所述的中央局端CO（2），由第一组、第二组两组发射机（3，12），每个发射机由N个发射机组成，共有个发射机；第一组N个发射机（3）通过第一组N个环形器（5）连接至第一个循环阵列波导光栅AWG（6）；第二组N个发射机（12）通过第二组N个环形器（14）连接至第二个循环阵列波导光栅AWG（15）；第一组N个上行信号接收器（4）通过第一组N个环形器与第一个循环阵列波导光栅AWG（6）连接；第二组N个上行信号接收器（13）通过第二组N个环形器与第二个循环阵列波导光栅AWG（15）连接；第一、第二循环阵列波导光栅AWG（6,15）分别与第一、第二单模光纤（7,16）连接；

2)所述光网络终端ONT（11）包含第一、第二两个环行器（8，17），一个1：1的第一功率分路器（18）和N个光分插复用器OADM（10），所述N个光分插复用器OADM（10）连接2N个光网络单元ONU；所述第一环形器（8）顺时针依次连接N个光分插复用器OADM（10）形成一个准闭合的环形结构；所述第二环形器（17）连接第一功率分路器（18）接着逆时针依次连接N个光分插复用器OADM（10）形成一个准闭合的环形结构；第一光滤波器（19）连接第一环形器（8）和第一功率分路器（18）；第一、第二环形器（8,17）分别与第一、第二单模光纤（7,16）连接；

3)所述光网络单元组（9）由第一、第二两个光网络单元ONU（24，29）组成；一个第二功率分路器（20）第一端口连接光分插复用器（10），第二端口连接第三环形器（21），第三端口连接第二反射式半导体光放大器RSOA（27）;一个第三功率分路器（25）第一端口连接光分插复用器OADM（10），第二端口连接一个第四环形器（26），第三端口连接一个第一反射式半导体光放大器RSOA（23）;第一局域信息接收机（31）和第一局域信息发射机（32）都是连接在光分插复用器（10）上;第一、第二下行信号接收器（22，28）分别与第三、第四环形器（21，26）一个端口连接。

2.一种降低信号噪声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所述的降低信号噪声正交频分复用波分复用无源光网络系统实现载波动态调度，其特征在于：在所述的光网络终端ONT（11）环形内由光网络单元组（9）后台产生一个独特的载波，载波依次经过N个光网络单元组（9）收集每组光网络单元组的载波信息的负载情况；通过最后的光网络单元组后，搭载各个光网络单元组载波使用情况信息的被第一功率分路器（18）分为两路：一路通过第二环形器（17）传输给中央局端CO（2），中央局端把信息传给上一层MAC（1）进行信息的处理，从而控制调整第二发射机组（12）的载波；另外一路通过第一光滤波器（19）取出信号，然后通过第一环形器（8）传输给中央局端（2），中央局端把信息传给上一层MAC（1）进行信息的处理，从而控制调整第一发射机组（3）的载波。

3.一种降低信号噪声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所述的降低信号噪声正交频分复用波分复用无源光网络系统实现降低信号噪声，其特征在于：在所述中央局端CO（2）中采用两组发射机组（3，12），对于第一发射机组（3）中第一发射机（33）和第二发射机组（12）中第二发射机（34）作为示例加以说明：首先第一发射机（33）和第二发射机（34）的载波不同，在这里以红波段和绿波段作为示例，属于红波段，属于绿波段，和不但属于不同的波段，而且它们满足波长间隔为N倍的FSR；这样做的目的是可以利用第一循环阵列波导光栅AWG（6），载波能够通过的通道载波也可以通过；同样第二循环阵列波导光栅（15）也一样；下行信号采用正交频分复用调制，先把信号调制到低频域上，再通过强度调制器（35，36）将低频信号调制到光载波上；发射机组调制好信号后，分别通过第一组、第二组N个环形器（5，14）连接到第一、第二循环阵列波导光栅AWG（6，15）进而通过第一、第二单模光纤（7，16）；上部第一光纤链路（7）的下行载波采用的是红波段，上行载波使用的是绿波段，下部第二光纤链路（16）刚好相反，从而减少串扰噪声和瑞利散射的影响。

4.一种降低信号噪声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所述的降低噪声正交频分复用波分复用无源光网络系统，实现传输，其特征在于：在所述的光网络单元ONU，第一发射机（33）和第二发射机（34）的载波和分别属于红波段和绿波段；在接收端和被光分插复用器（10）滤出以后，红波段的被第二功率分路器（20）分为两路：一路被第一下行信号接收器(22)接收；另外一路作为第二反射式半导体光放大器RSOA（27）即作为第二光网络单元ONU（29）的上行载波，这个上行载波将通过下部第二光纤链路（16）发送给第二组上行信号接收器（13）；绿波段的同样是被功率分路器分为两路：一路被下行信号接收器（28）接收；另外一路作为第一反射式半导体光放大器RSOA（23）即作为第一光网络单元ONU（24）的上行载波，上行载波将通过上部第一光纤链路（7）发送给第一组上行信号接收器（4）。