CN102843189B - 光纤通讯系统与光纤通讯方法 - Google Patents

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Abstract

一种光纤通讯系统，包括：一中央控制室，用以分别根据一射频信号与一基频信号产生一第一下行信号与一第二下行信号；以及一光纤网络单元，耦接至中央控制室，用以通过一第一光纤接收第一下行信号，并且通过不同于第一光纤的一第二光纤接收第二下行信号，使得光纤网络单元仅调制第二下行信号，用以产生一上行信号并通过第一光纤输出至中央控制室，以便减少信号瑞利背向噪声。

Description

光纤通讯系统与光纤通讯方法
技术领域
本发明是有关于光纤通讯系统，特别是有关于一种具有反射式光纤网络单元的光纤通讯系统。
背景技术
图1A为一光通讯系统的示意图。如图1A所示，此光通讯系统100为一波分多工技术-被动式光纤网络(Wavelength-DivisionMultiplexing-PassiveOpticalNetwork，WDM-PON)系统，在中央控制室(CentralOffice，CO)110(或称作头端Head-end)中的多个激光光源L1、L2、...、Ln分别产生不同波长λ1、λ2、...、λn的多个光源，这些光源经由一阵列波导光栅(Arraywaveguide，AWG)的光多工器(opticalmultiplexer)111集成为光载波(OpticalCarrier，OC)DS。光多工器111耦接至一光环行器112，而此光环行器112的第一端接收光载波DS，并将光载波DS传送至连接光环行器112的第二端的光纤113，而光环行器112的第三端耦接至中央控制室110的光解多工器(OpticalDemultiplexer)114。光解多工器114通过光纤113与光环行器112，将上行信号US传送给对应的接收器115。
此外，一光解多工器121将光载波DS分开至对应的用户装置(例如：用户装置122)，并且另外建置一反射式光纤网络单元(ReflectiveOpticalNetworkUnit，RONU)120，其具至少一反射式调制器(ReflectiveModulator)123，以重复使用光载波DS，并将用户的上行信号US传回至中央控制室110的接收器115。
然而，光纤的截面积会因生产方式或建置光通讯系统的方式而呈现椭圆状。因此，采用回接网络架构的光通讯系统容易具有瑞利背向散射(RayleighBackscattering，RB)效应的干涉噪音，特别是影响上行数据的传输效果。简单来说，光信号或射频信号在光纤传输中，不断地有光信号的部分能量或射频信号的部分能量被光纤反射，最后因而产生传送到位于中央控制室的接收器115的瑞利背向散射噪声。
图1B是光通讯系统的另一示意图，用以说明图1A。如图1B所示，瑞利背向散射噪声分为两大主要类型：由光载波DS产生的载波瑞利背向散射噪声(CarrierRayleighBackscattering)CRB，以及由上行信号US产生的信号瑞利背向散射噪声(SignalRayleighBackscattering)SRB。载波瑞利背向散射噪声CRB主要是光载波DS由中央控制室110传送至光解多工器121的过程中所产生的；而信号瑞利背向散射噪声SRB是上行信号US由光解多工器121传送至中央控制室110的过程中，所产生的瑞利背向散射噪声RB再一次被反射式光纤网络单元120的反射式调制器123调制后，再传送到中央控制室110的接收器115。
因此，亟需要一种光纤通讯系统，用来减少载波瑞利背向散射噪声和信号瑞利背向散射噪声，以便改善信号的传递。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种光纤通讯系统，包括：一中央控制室，用以分别根据一射频信号与一基频信号产生一第一下行信号与一第二下行信号；以及一光纤网络单元，耦接至中央控制室，用以通过一第一光纤接收第一下行信号，并且通过不同于第一光纤的一第二光纤接收第二下行信号，使得光纤网络单元仅调制第二下行信号，用以产生一上行信号并通过第一光纤输出至中央控制室，以便减少信号瑞利背向噪声。
本发明亦提供一种光纤通讯方法，包括：分别根据一射频信号与一基频信号产生一第一下行信号与一第二下行信号；分别通过一第一光纤与一第二光纤输出第一下行信号与第二下行信号至一光纤网络单元，其中第一光纤不同于第二光纤；以及仅调制第二下行信号，用以产生一上行信号并通过第一光纤输出至一中央控制室，以便减少信号瑞利背向噪声。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1A为一光通讯系统的示意图；
图1B是光通讯系统的另一示意图，用以说明图1A；
图2是本发明的光纤通讯系统的一实施例；
图3是本发明的光源信号与下行信号DS1的一波形图；
图4是本发明的上行信号US的功率对位错误率的一关系图；以及
图5是本发明的光纤通讯方法的一流程图。
[主要元件标号说明]
100：光通讯系统；110、210：中央控制室；
111：光多工器；L1、L2、Ln：激光光源；
112：光环行器；113：光纤；
114：光解多工器；115：接收器；
120：反射式光纤网络单元；121：光解多工器；
122：用户装置；123：反射式调制器；
RB：瑞利背向散射噪声；CRB：载波瑞利背向散射噪声；
SRB：信号瑞利背向散射噪声；DS：光载波；
US：上行信号；200：光纤通讯系统；
220：光纤网络单元；F1、F2：光纤；
OC1、OC2：光环行器；DS1、DS2：下行信号；
M1：光电调制器；M2：相位调制器；
M3：反射式调制器；E1、E2：掺铒光纤放大器；
CP1、CP2：光耦合器；230：光产生单元；
CW：光源；PC1、PC2：偏光控制器；
DI：延迟干涉仪；R1：上行接收单元；
R2：基频接收单元；R3：射频接收单元；
410、420：子图。
具体实施方式
图2是本发明的光纤通讯系统的一实施例。如图2所示，光纤通讯系统200包括一中央控制室(CentralOffice，CO)210与一光纤网络单元(OpticalNetworkUnit，ONU)220。举例来说，中央控制室210用以分别根据一射频(RadioFrequency，RF)信号与一基频(Baseband)信号产生一下行信号DS1与一下行信号DS2。光纤网络单元220耦接至中央控制室210，用以通过一光纤F1接收下行信号DS1，并且通过不同于光纤F1的一光纤F2接收下行信号DS2，使得光纤网络单元220仅调制由光纤F2所输出的下行信号DS2，用以产生一上行信号US并通过光纤F1输出至中央控制室210，以便减少信号瑞利背向噪声(SignalRayleighBackscatteringNoise)。
详细而言，中央控制室210包括一光产生单元(LightGeneratingUnit)230、一光电调制器(Electro-opticalModulator)M1、一相位调制器(PhaseModulator)M2、一光环行器(OpticalCirculator)OC1与一上行接收单元(UplinkReceivingUnit)R1。举例来说，光产生单元230用以输出一光源信号，其中光产生单元230包括一光源(LightSource)CW、一光耦合器(OpticalCoupler)CP1与偏光控制器(PolarizationController)PC1和PC2，光耦合器CP1用以将光源信号分别输出至光电调制器M1与相位调制器M2。
光电调制器M1用以根据射频信号、一弦波信号与光源信号产生下行信号DS1。详细而言，在本发明实施例中，光电调制器M1是一马赫-陈德尔调制器(Mach-ZehnderModulator)，用以根据射频信号(例如2.5Gb/s)与弦波信号(例如10GHz)，将光源信号调制成频率为20GHz的双边带载波光学压制(Double-sidebandwithOpticalCarrierSuppression)信号(即下行信号DS1)，其中下行信号DS1为开关键控(On-offKeying，OOK)信号。相位调制器M2用以根据基频信号(例如10Gb/s)调制光源信号，产生下行信号DS2，其中下行信号DS2为差分相位移键控(DifferentialPhaseShiftKeying，DPSK)信号。
光环行器OC1用以输出下行信号DS1与接收上行信号US。详细而言，光环行器OC1的第一端耦接光电调制器M1，用以接收下行信号DS1。光环行器OC1的第二端耦接光纤网络单元220的光环行器OC2的第三端，用以输出下行信号DS1至光环行器OC2，并且接收来自光纤网络单元220的上行信号US。光环行器OC1的第三端耦接至上行接收单元R1，用以将上行信号US输出至上行接收单元R1。此外，掺铒光纤放大器(ErbiumDopedFiberAmplifier，EDFA)E1与E2用以分别放大下行信号DS1与DS2。
在本发明实施例中，光纤网络单元220是一反射式光纤网络单元。光纤网络单元220包括一反射式调制器(ReflectiveModulator)M3、一光环行器OC2、一基频接收单元(BasebandReceivingUnit)R2、光耦合器CP2与一射频接收单元(RadioFrequencyReceivingUnit)R3。详细而言，反射式调制器M3用以调制下行信号DS2，以便产生上行信号US。在本发明实施例中，反射式调制器M3是反射式半导体光放大器(ReflectiveSemiconductorOpticalAmplifier，RSOA)。
光环行器OC2用以分别接收下行信号DS1与DS2，并且输出上行信号US至中央控制室210。详细而言，光环行器OC2的第一端耦接至光纤F2，用以接收下行信号DS2。光环行器OC2的第二端耦接至反射式调制器M3，用以输出下行信号DS2至反射式调制器M3，并且接收上行信号US。光环行器OC2的第三端耦接至光纤F1，用以接收下行信号DS1，并且输出上行信号US至中央控制室210。光环行器OC2的第四端用以输出下行信号DS1至射频接收单元R3。
光耦合器CP2的一第一端耦接至光环行器OC2的第二端，用以接收下行信号DS2。光耦合器CP2的一第二端与一第三端，用以分别输出下行信号DS2至基频接收单元R2与反射式调制器M3。基频接收单元R2用以接收下行信号DS2，其中基频接收单元R2包括一延迟干涉仪(DelayInterferometer)DI，用以解调下行信号DS2。射频接收单元R3耦接至光环行器OC2的第四端，用以接收下行信号DS1。
值得注意地，输入至光环行器OC2的第一端所的信号仅会由光环行器OC2的第二端输出。相似地，输入至光环行器OC2的第二端所的信号仅会由光环行器OC2的第三端输出，输入至光环行器OC2的第三端所的信号仅会由光环行器OC2的第四端输出。换言之，输入至光环行器OC2的第三端所的信号不会由光环行器OC2的第一端、第二端与第三端输出。光环行器OC1也具有同样的功能，因此不再赘述。因此，上行信号US所产生的瑞利背向噪声不会由光环行器OC2的第二端输出至反射式调制器M3，避免信号瑞利背向噪声的产生。
总而言之，由于本发明实施例使用两个不同的光纤F1与F2来输出下行信号DS1与DS2，并且搭配光环行器OC2，使得上行信号US所产生的瑞利背向散射(RayleighBackscatter)噪声不会由光环行器OC2的第二端输出至反射式调制器M3，因此反射式调制器M3不会反射上行信号US所产生的瑞利背向散射噪声，减少信号瑞利背向散射(SignalRayleighBackscatter)噪声的产生。
图3是本发明的光源信号与下行信号DS1的一波形图。如图3所示，光源信号是连续光(ContinuousWave)，中心波长为1550nm。下行信号DS1为双边带载波光学压制(Double-sidebandwithOpticalCarrierSuppression)信号并且频率为20GHz。
图4是本发明的上行信号US的功率对位错误率的一关系图。如图4所示，横轴坐标为接收功率(单位为dBm)，纵轴坐标为位错误率的对数值，圆形点线为上行信号US在光纤网络单元220的位错误率功率曲线，三角形点线为上形信号传递20公里后的位错误率功率曲线。明显地，随着接收器所测量的接收功率增加，位错误率逐渐降低。除此之外，子图410为上行信号US背对背(backtoback)传输(即在光纤网络单元220)的眼图(eyediagram)，子图420为上行信号US传递20km后的眼图。子图420显示眼形图的中心仍非常干净，由此可知本发明实施例可减少信号瑞利背向散射噪声的产生。
图5是本发明的光纤通讯方法的一流程图，如图5所示，光纤通讯方法包括下列步骤。
于步骤S51，分别根据射频信号与基频信号产生下行信号DS1与下行信号DS2。于步骤S52，分别通过光纤F1与光纤F2输出下行信号DS1与下行信号DS2至光纤网络单元220，其中光纤F1不同于光纤F2。于步骤S53，调制下行信号DS2，用以产生上行信号US并通过光纤F1输出至中央控制室210，以便减少信号瑞利背向噪声。
以上叙述许多实施例的特征，使本领域技术人员能够清楚理解本说明书的形态。本领域技术人员能够理解其可利用本发明揭示内容为基础以设计或更动其它制程及结构而完成相同于上述实施例的目的及/或达到相同于上述实施例的优点。本领域技术人员亦能够理解不脱离本发明的精神和范围的等效构造可在不脱离本发明的精神和范围内作任意的更动、替代与润饰。

Claims (18)

1.一种光纤通讯系统，包括：
一中央控制室，用以分别根据一射频信号与一基频信号产生一第一下行信号与一第二下行信号；以及
一光纤网络单元，耦接至上述中央控制室，用以通过一第一光纤接收上述第一下行信号，并且通过不同于上述第一光纤的一第二光纤接收上述第二下行信号，使得上述光纤网络单元仅调制上述第二下行信号，用以产生一上行信号并通过上述第一光纤输出至上述中央控制室，以便减少信号瑞利背向噪声。
2.根据权利要求1所述的光纤通讯系统，其中上述光纤网络单元包括：
一反射式调制器，用以调制上述第二下行信号，以便产生上述上行信号；以及
一第一光环行器，具有一第一端耦接至上述第二光纤，用以接收上述第二下行信号、一第二端耦接至上述反射式调制器，用以输出上述第二下行信号至上述反射式调制器并且接收上述上行信号、一第三端耦接至上述第一光纤，用以接收上述第一下行信号并且输出上述上行信号至上述中央控制室，以及一第四端，用以输出上述第一下行信号。
3.根据权利要求2所述的光纤通讯系统，其中上述光纤网络单元还包括：
一基频接收单元；
一光耦合器，具有一第一端耦接至上述第一光环行器的第二端，用以接收上述第二下行信号、以及一第二端与一第三端，用以分别输出上述第二下行信号至上述基频接收单元与上述反射式调制器；以及
一射频接收单元，耦接至上述第一光环行器的第四端，用以接收上述第一下行信号。
4.根据权利要求3所述的光纤通讯系统，其中上述基频接收单元包括一延迟干涉仪，用以解调上述第二下行信号。
5.根据权利要求2所述的光纤通讯系统，其中上述反射式调制器是反射式半导体光放大器。
6.根据权利要求1所述的光纤通讯系统，其中上述中央控制室包括：
一光产生单元，用以输出一光源信号；
一光电调制器，用以根据上述射频信号、一弦波信号与上述光源信号产生上述第一下行信号；以及
一相位调制器，用以根据上述光源信号与一基频信号产生上述第二下行信号。
7.根据权利要求2所述的光纤通讯系统，其中上述中央控制室还包括：
一第二光环行器，具有一第一端耦接一光电调制器，用以接收上述第一下行信号、一第二端耦接上述第一光环行器的第三端，用以输出上述第一下行信号至上述第一光环行器以及一第三端耦接至一上行接收单元。
8.根据权利要求6所述的光纤通讯系统，其中上述光电调制器为马赫-陈德尔调制器。
9.根据权利要求1所述的光纤通讯系统，其中上述第一下行信号与上述上行信号为开关键控信号，并且上述第二下行信号为差分相位移键控信号。
10.根据权利要求1所述的光纤通讯系统，其中上述第一下行信号为双边带载波光学压制信号。
11.一种光纤通讯方法，包括：
分别根据一射频信号与一基频信号产生一第一下行信号与一第二下行信号；
分别通过一第一光纤与一第二光纤输出上述第一下行信号与上述第二下行信号至一光纤网络单元，其中上述第一光纤不同于上述第二光纤；以及
仅调制上述第二下行信号，用以产生一上行信号并通过上述第一光纤输出至一中央控制室，以便减少信号瑞利背向噪声。
12.根据权利要求11所述的光纤通讯方法，其中上述第二下行信号是通过一第一光环行器被传送至一反射式调制器加以调制，用以产生上述上行信号，再通过上述第一光环行器被传送至上述中央控制室；上述第一下行信号是通过上述第一光环行器被传送至一射频接收单元。
13.根据权利要求12所述的光纤通讯方法，其中上述第二下行信号是通过一基频接收单元所接收并加以解调。
14.根据权利要求12所述的光纤通讯方法，其中上述反射式调制器是反射式半导体光放大器。
15.根据权利要求11所述的光纤通讯方法，其中上述第一下行信号是根据上述射频信号、一弦波信号与一光源信号并通过一光电调制器所产生，而上述第二下行信号是根据上述光源信号与一基频信号并通过一相位调制器所产生。
16.根据权利要求15所述的光纤通讯方法，其中上述光电调制器为马赫-陈德尔调制器。
17.根据权利要求11所述的光纤通讯方法，其中上述第一下行信号与上述上行信号为开关键控信号，上述第二下行信号为差分相位移键控信号。
18.根据权利要求11所述的光纤通讯方法，其中上述第一下行信号为双边带载波光学压制信号。
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