CN102870359A - 光网络信号处理方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光网络信号处理方法、装置和系统。一种方法包括：接收光线路终端发送的光信号，所述光信号包括相互垂直的两个偏振态分量，且其中一个偏振态分量上调制有下行数据；将所述光信号分成两路信号，每路信号均为所述光信号；从一路光信号中解调所述下行数据，并对另一路光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在所述光信号的两个偏振态分量上的处理；将经过偏振态垂直旋转处理以及上行数据调制处理后的所述另一路光信号发送给所述光线路终端，以使所述光线路终端从接收的光信号中解调所述上行数据。本发明实施例可以降低光网络单元和光线路终端的信号处理负荷以及硬件成本。

Description

光网络信号处理方法、装置和系统

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种光网络信号处理方法、装置和系统。

背景技术

无源光网络(Passive Optical Network，以下简称：PON)是目前宽带接入领域中的主流技术。PON包括安装于中心控制站的光线路终端(Optical LineTerminate，以下简称：OLT)以及安装于用户场所的多个光网络单元(OpticalNetwork Unit，以下简称：ONU)。

在现有技术中，PON可以利用光信号相互垂直的两个偏振态分别传输上下行数据。具体来说，OLT发送给ONU的光信号中的水平分量调制了下行数据，垂直分量用于调制上行数据。ONU在接收到光信号后，其需要将光信号分成垂直分量和水平分量，并对水平分量上的光信号进行解调处理以获取OLT发送的下行数据，并且ONU需要将发送给OLT的上行数据调制在垂直分量上，并将该光信号发送给OLT。

但是，由于从OLT传输到ONU的过程中，光信号的方向会发生随机偏转，而ONU中的偏振光分束器(Polarization Beam Splitter，以下简称：PBS)只识别垂直方向的偏振态和水平方向的偏振态，因此，PBS无法识别出随机偏转后的光信号的两个偏振态，进而无法进行后续的下行数据解调以及上行数据调制。如果光信号在传输过程中发生90度偏转，则ONU中的PBS会错误地将光信号中调制有下行数据的分量送入调制器进行上行数据的调制，从而出现上行数据调制错误，并且PBS也错误地将光信号中用于调制上行数据的分量送入解调器进行下行数据的解调，从而无法解调出该下行数据。

发明内容

本发明实施例提供一种光网络信号处理方法、装置和系统。

本发明实施例提供一种光网络信号处理方法，包括：

接收光线路终端发送的光信号，所述光信号包括相互垂直的两个偏振态分量，且其中一个偏振态分量上调制有下行数据；

将所述光信号分成两路信号，每路信号均为所述光信号；

从一路光信号中解调所述下行数据，并对另一路光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在所述光信号的两个偏振态分量上的处理；

将经过偏振态垂直旋转处理以及上行数据调制处理后的所述另一路光信号发送给所述光线路终端，以使所述光线路终端从接收的光信号中解调所述上行数据。

本发明实施例提供另一种光网络信号处理方法，包括：

接收光网络单元发送的光信号；

在第一偏振态端口上对应地输出一个偏振态分量，并在第二偏振态端口上对应地输出另一个偏振态分量，所述第一偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入调制有所述下行数据的偏振态分量，所述第二偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入未调制下行数据的偏振态分量；

从所述第一偏振态端口输出的偏振态分量中解调上行数据，并对所述第二偏振态端口输出的偏振态分量进行隔离。

本发明实施例提供一种光网络单元，包括：光信号收发器、下行数据处理模块、上行数据处理模块；

所述光信号收发器，用于接收光线路终端发送的光信号，所述光信号包括相互垂直的两个偏振态分量，且其中一个偏振态分量上调制有下行数据，将所述光信号分成两路信号，每路信号均为所述光信号，将一路信号发送给所述下行数据处理模块，将另一路光信号发送给所述上行数据处理模块，并将所述上行数据处理模块发出的光信号发送给所述光线路终端；

所述下行数据处理模块，用于从接收的光信号中解调所述下行数据；

所述上行数据处理模块，用于对接收的光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在接收的光信号的两个偏振态分量上的处理，并将经过偏振态垂直旋转处理以及上行数据调制处理后的光信号发送给所述光信号收发器，以使所述光信号收发器将所述光信号发送给所述光线路终端。

本发明实施例提供一种光线路终端，包括：偏振光合束器、上行数据处理模块以及光隔离器；

所述偏振光合束器，用于接收光网络单元发送的光信号，在第一偏振态端口上对应地输出一个偏振态分量，并在第二偏振态端口上对应地输出另一个偏振态分量，所述第一偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入调制有所述下行数据的偏振态分量，所述第二偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入未调制下行数据的偏振态分量；

所述上行数据处理模块，用于从所述第一偏振态端口输出的偏振态分量中解调所述上行数据；

所述光隔离器，用于对所述第二偏振态端口输出的偏振态分量进行隔离。

本发明实施例提供一种光网络通信系统，包括：光线路终端和光网络单元，所述光线路终端通过分光器与所述光网络单元连接；

其中，所述光线路终端采用上述的光线路终端，所述光网络单元采用上述的光网络单元。

本发明实施例提供另一种光网络通信系统，包括：：光线路终端和光网络单元，所述光线路终端通过阵列波导光栅与所述光网络单元连接；

其中，所述光线路终端采用上述的光线路终端，所述光网络单元采用上述的光网络单元。

本发明实施例中，对于光网络单元来说，其无需采用复杂的方法对接收的光信号进行偏振态校正，也无需区分具体的偏振态，在此基础上，本发明实施例中的光网络单元一方面可以直接从光线路终端发送的光信号中解调下行数据，另一方面，对于上行数据来说，光网络单元可以对光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在两个偏振态分量上的处理并将处理后的光信号发送给光线路终端，利用光网络中的上下行链路的镜像对称特性，光线路终端接收的光信号的两个偏振态分量与光线路终端之前发送的光信号的两个偏振态分量对应垂直，因此，光线路终端也不需要进行复杂的偏振态校正，即可对方便地从正确的偏振态分量中解调出上行数据。对于光线路终端来说，在接收到光网络单元发送的光信号后，可以利用该光线路终端中的偏振光合束器的特性，从偏振光合束器的第一偏振态端口上输出的光信号上解调出上行数据，并对偏振光合束器的第二偏振态端口上输出的光信号进行隔离处理。因此，光线路终端无需对接收的光信号进行复杂的偏振态校正，即可以十分方便地解调出上行数据，从而可以降低信号处理复杂度和硬件成本。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明光网络信号处理方法实施例一的流程图；

图2为本发明光网络信号处理方法实施例二的流程图；

图3为本发明光网络信号处理方法实施例三所应用的一种PON结构示意图；

图4为图3所示PON结构示意图中FRM的原理结构示意图；

图5为本发明光网络信号处理方法实施例三所应用的另一种PON结构示意图；

图6为本发明光网络信号处理方法实施例三所应用的又一种PON结构示意图；

图7为本发明光网络信号处理方法实施例三所应用的再一种PON结构示意图；

图8为本发明光网络单元实施例一的结构示意图；

图9为本发明光网络单元实施例二的结构示意图；

图10为本发明光网络单元实施例三的结构示意图；

图11为本发明光线路终端实施例一的结构示意图；

图12为本发明光线路终端实施例二的结构示意图；

图13为本发明光线路终端实施例三的结构示意图；

图14为本发明光线路终端实施例四的结构示意图；

图15为本发明光网络通信系统实施例一的结构示意图；

图16为本发明光网络通信系统实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

图1为本发明光网络信号处理方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：

步骤101、接收光线路终端发送的光信号，所述光信号包括相互垂直的两个偏振态分量，且其中一个偏振态分量上调制有下行数据。

具体来说，ONU可以接收OLT发送的光信号，该光信号可以包括相互垂直的两个偏振态分量。可以理解的是，光信号由于在下行链路传输过程中发生随机偏转，因此ONU接收的光信号的两个偏振态分量尽管相互垂直，但是其方向与OLT发送的光信号的两个对应的偏振态分量的方向之间已经存在了一定夹角，本实施例中记为δ，δ的大小取决于链路特性。

为了便于说明，两个偏振态分量在本实施例中分别记为第一偏振态分量和第二偏振态分量。并且，本实施例以OLT将下行数据调制在该光信号中的第一偏振态分量上为例进行说明。需要说明的是，采用“第一”和“第二”的方式说明，并不代表ONU需要区分哪个偏振态分量是第一偏振态分量，哪个偏振态分量是第二偏振态分量。

具体来说，该第一偏振态分量可以是该光信号的水平分量，该第二偏振态分量可以是该光信号的垂直分量，或者该第二偏振态分量是该光信号的水平分量，该第一偏振态分量是该光信号的垂直分量。

步骤102、将所述光信号分成两路信号，每路信号均为所述光信号；从一路光信号中解调所述下行数据，并对另一路光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在所述光信号的两个偏振态分量上的处理。

具体来说，光信号在从OLT到ONU的下行链路传输过程中，其两个偏振态将发生随机偏转，从而导致ONU接收的光信号中的两个偏振态分量的方向可能已经无法辨识。因此，在现有技术中，ONU在接收到光信号后，必须要采用复杂的偏振态校正方法，以便PBS能够将光信号的两个偏振态分量中调制有下行数据的偏振态信号正确地发送给解调器，将用于调制上行数据的偏振态信号正确地发送给调制器。

相比之下，在本实施例中，ONU在接收到光信号后，其无需对该光信号进行偏振态校正，也不需要对光信号中的两个偏振态分量进行区分。

具体来说，ONU在接收到光信号后，一方面，ONU在不进行偏振态校正，且无需区分光信号中的两个偏振态分量的情况下，可以直接将光信号发送给解调器，从而使得解调器可以从该光信号上解调出下行数据。

另一方面，ONU可以对接收的光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在光信号的两个偏振态分量上的处理。具体来说，该处理过程可以采用下述两种方式实现：

方式一、45度旋转-上行数据调制-反射-45度旋转

ONU可以将两个偏振态分量先旋转45度，再将上行数据调制在旋转45度后的两个偏振态分量上，接着对上行数据调制后的两个偏振态分量进行反射处理，再将反射处理后的两个偏振态分量继续旋转45度。

具体来说，由于垂直旋转处理前的第一偏振态分量和第二偏振态分量是相互垂直的，因此，经过第一次45度旋转处理后，第一偏振态分量和第二偏振态分量仍然是相互垂直的，但是第一偏振态分量和第二偏振态分量均偏转了45度。

上行数据调制在两个偏振态分量上之后，由于45度旋转处理后的第一偏振态分量上已经调制了下行数据，此时再在该第一偏振态分量上调制上行数据，则在上行数据调制处理后，该第一偏振态分量上将调制有上行数据和下行数据，而同时调制上行数据和下行数据将导致调制的数据将变为无效数据，而对于45度旋转处理后的第二偏振态分量来说，其上则只调制有上行数据。

接着对上行数据调制后的两个偏振态分量进行反射处理，以便于两个偏振态分量沿原路返回。

然后，对于原路返回的两个偏振态分量可以进行第二次45度旋转，此时的第一偏振态分量即完成了90度旋转，第二偏振态分量也完成了90度旋转。

方式二、上行数据调制-45度旋转-反射-45度旋转

ONU在接收到OLT发送的光信号后，可以先将上行数据调制在两个偏振态分量上，然后将上行数据调制后的两个偏振态分量旋转45度，对旋转45度后的两个偏振态分量进行反射处理，再将反射处理后的两个偏振态分量继续旋转45度。

该方式二与上述方式一的实现过程、原理以及结果类似，此处不再赘述。

因此，上述处理后的光信号与ONU接收的光信号相比，其两个偏振态分量旋转了90度，也即，ONU接收的光信号中的第一偏振态分量与上述处理后的第一偏振态分量相互垂直，ONU接收的光信号的第二偏振态分量与上述处理后的第二偏振态分量相互垂直。因此，上述处理后的光信号与OLT发送的光信号相比来说，上述处理后的第一偏振态分量与OLT发送的光信号中的第一偏振态分量的相对偏转角度为δ+90度，上述处理后的第二偏振态分量与OLT发送的光信号中的第二偏振态分量的相对偏转角度为δ+90度。

优选地，上述过程中所述的上行数据调制处理，可以采用子载波复用(Subcarrier Multiplexing，以下简称：SCM)、正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，以下简称：OFDM)、正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，以下简称：QPSK)或者M阶正交幅度调制(M-Quadrature Amplitude Modulation，以下简称：M-QAM)将上行数据调制在光信号中对应的子载波上。因此，针对PON中多个ONU来说，上述调制方式可以使得上行数据所使用的带宽在ONU间从子载波层面进行调度。

步骤103、将经过偏振态垂直旋转处理以及上行数据调制处理后的所述另一路光信号发送给所述光线路终端，以使所述光线路终端从接收的光信号中解调所述上行数据。

在完成步骤102的处理后，ONU可以向OLT发送经过垂直旋转处理以及上行数据调制处理后的光信号。

在光网络，例如PON、波分复用无源光网络(Wavelength DivisionMultiplexing PON，以下简称：WDM-PON)中，上行链路与下行链路之间具有镜像对称特性。因此，本实施例可以利用该上下行链路的镜像对称特性。

具体地，对于ONU向OLT发送的光信号来说，其第一偏振态分量与OLT向ONU发送的光信号中的第一偏振态分量的相对偏转角度为δ+90度，其第二偏振态分量与OLT向ONU发送的光信号中的第二偏振态分量的相对偏转角度为δ+90度。因此，ONU向OLT发送的光信号经过上行链路的传输之后，其第一偏振态分量要反向偏转δ，第二偏振态分量也要反向偏转δ，因此，OLT接收的光信号中的第一偏振态分量相对于OLT之前向ONU发送的光信号中的第一偏振态分量旋转了90度，OLT接收的光信号中的第二偏振态分量相对于OLT之前向ONU发送的光信号中的第二偏振态分量旋转了90度。

由此可知，经过上行链路的传输之后，OLT接收的光信号具有如下属性：

该光信号的第二偏振态分量上调制有上行数据，而第一偏振态分量上则调制有无效数据。该光信号的第一偏振态分量与之前OLT向ONU发送的光信号的第一偏振态分量相互垂直，该光信号的第二偏振态分量与之前OLT向ONU发送的光信号的第二偏振态分量相互垂直。

而对于OLT来说，其中的偏振光合束器(以下简称：PBC)可以包括第一偏振态端口和第二偏振态端口，其中，第一偏振态端口只针对一种偏振态的光信号进行处理，第二偏振态端口只针对另一种偏振态的光信号进行处理。因此，OLT在发送下行数据时，其向ONU发送的光信号中的第一偏振态分量可以从该第一偏振态端口输入，而第二偏振态分量可以从该第二偏振态端口输入，然后，PBC可以将第一偏振态分量和第二偏振态分量合成为光信号并发送给ONU，而ONU向OLT发送上行数据时，由于OLT接收的光信号中的第一偏振态分量与之前OLT向ONU发送的光信号的第一偏振态分量相互垂直，第二偏振态分量与之前OLT向ONU发送的光信号的第二偏振态分量相互垂直。因此，OLT接收的光信号中的第一偏振态分量将会从PBC的第二偏振态端口输出，而第二偏振态分量将会从PBC的第一偏振态端口输出。因此，OLT可以预先设定从第一偏振态端口上输出的光信号即为调制有上行数据的光信号，因此，OLT可以直接从第一偏振态端口上输出的光信号上解调出上行数据。而对于从第二偏振态端口上输出的光信号来说，由于该光信号上调制的是无效数据，因此OLT可以进行隔离处理。需要说明的是，该隔离处理可以是删除、丢弃等任意操作，此处不做限定。

本实施例中，ONU无需采用复杂的方法对接收的光信号进行偏振态校正，也无需区分具体的偏振态，在此基础上，本实施例中的ONU一方面可以直接从OLT发送的光信号中解调下行数据，另一方面，对于上行数据来说，ONU可以对光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在两个偏振态分量上的处理并将处理后的光信号发送给OLT，利用光网络中的上下行链路的镜像对称特性，OLT接收的光信号的两个偏振态分量与OLT之前发送的光信号的两个偏振态分量对应垂直，因此，OLT也不需要进行复杂的偏振态校正，即可对方便地从正确的偏振态分量中解调出上行数据。

图2为本发明光网络信号处理方法实施例二的流程图，如图2所示，本实施例的方法可以包括：

步骤201、接收ONU发送的光信号。

步骤202、在第一偏振态端口上对应地输出一个偏振态分量，并在第二偏振态端口上对应地输出另一个偏振态分量，所述第一偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入调制有所述下行数据的偏振态分量，所述第二偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入未调制下行数据的偏振态分量。

步骤203、从所述第一偏振态端口输出的偏振态分量中解调上行数据，并对所述第二偏振态端口输出的偏振态分量进行隔离。

OLT可以接收ONU发送的光信号，更具体地说，OLT中的PBC可以接收ONU发送的光信号。本实施例中的光信号为ONU采用上述方法实施例一进行处理后向OLT发送的光信号。该光信号中的一个偏振态分量上调制有上行数据，另一个偏振态分量上调制有上行数据和下行数据。

基于上述实施例一的描述可知，OLT接收的光信号具有如下属性：

该光信号的第二偏振态分量上调制有上行数据，而第一偏振态分量上则调制有无效数据。该光信号的第一偏振态分量与之前OLT向ONU发送的光信号的第一偏振态分量相互垂直，该光信号的第二偏振态分量与之前OLT向ONU发送的光信号的第二偏振态分量相互垂直。

而对于OLT来说，其中PBC可以包括第一偏振态端口和第二偏振态端口，其中，第一偏振态端口只针对一种偏振态的光信号进行处理，第二偏振态端口只针对另一种偏振态的光信号进行处理。因此，OLT在发送下行数据时，其向ONU发送的光信号中的第一偏振态分量可以从该第一偏振态端口输入，而第二偏振态分量可以从该第二偏振态端口输入，然后，PBC可以将第一偏振态分量和第二偏振态分量合成为光信号并发送给ONU，而ONU向OLT发送上行数据时，由于OLT接收的光信号中的第一偏振态分量与之前OLT向ONU发送的光信号的第一偏振态分量相互垂直，第二偏振态分量与之前OLT向ONU发送的光信号的第二偏振态分量相互垂直。因此，OLT接收的光信号中的第一偏振态分量将会从PBC的第二偏振态端口输出，而第二偏振态分量将会从PBC的第一偏振态端口输出。因此，OLT可以预先设定从第一偏振态端口上输出的光信号即为调制有上行数据的光信号，因此，OLT可以直接从第一偏振态端口上输出的光信号上解调出上行数据。而对于从第二偏振态端口上输出的光信号来说，由于该光信号上调制的是无效数据，因此OLT可以进行隔离处理。需要说明的是，该隔离处理可以是删除、丢弃等任意操作，此处不做限定。

本实施例中，OLT在接收到ONU发送的光信号后，可以利用该OLT中的PBC的特性，从PBC的第一偏振态端口上输出的光信号上解调出上行数据，并对PBC的第二偏振态端口上输出的光信号进行隔离处理。因此，本实施例中，OLT无需对接收的光信号进行复杂的偏振态校正，即可以十分方便地解调出上行数据，从而可以降低信号处理复杂度和硬件成本。

在本发明另一个实施例中，在步骤201之前，还可以包括如下步骤：

根据光源信号产生相互垂直的两个偏振态分量；

将下行数据调制在所述两个偏振态分量中的一个偏振态分量上；

将调制有所述下行数据的偏振态分量从所述第一偏振态端口输入并将未调制下行数据的偏振态分量从所述第二偏振态端口输入，将输入的两个偏振态分量合成为光信号，并将该光信号发送给所述光网络单元。

或者，在本发明另一个实施例中，在步骤201之前，还可以包括如下步骤：

将下行数据调制在光源信号上；

根据调制有所述下行数据的光源信号产生相互垂直的两个偏振态分量，每个偏振态分量上均调制有所述下行数据；

擦除所述两个偏振态分量中的一个偏振态分量上的下行数据；

将调制有所述下行数据的偏振态分量从所述第一偏振态端口输入并将未调制下行数据的偏振态分量从所述第二偏振态端口输入，将输入的两个偏振态分量合成为光信号，并将该光信号发送给所述光网络单元。

进一步地，从第一偏振态端口输出的偏振态分量中解调上行数据之前，还可以包括：

采用调制下行数据的偏振态分量对所述第一偏振态端口上输出的偏振态分量进行相干检测；

从所述第一偏振态端口输出的偏振态分量中解调上行数据，包括：

从相干检测得到的偏振态分量中解调所述上行数据。

由于OLT已经获知ONU发送来的光信号的两个偏振态，则OLT可以很容易的引入相干检测，来提高系统接收机灵敏度。

上述下行数据调制的步骤，则可以采用子载波复用SCM、正交频分复用OFDM、正交相移键控QPSK或者M阶正交幅度调制M-QAM将所述下行数据调制在一个偏振态分量中与所述ONU对应的子载波上。

上述实施例分别对本发明中ONU和OLT的技术方案进行了说明。

下面采用一个具体实施例对OLT和ONU进行交互发送上下行数据的技术方案进行详细说明。

图3为本发明光网络信号处理方法实施例三所应用的一种PON结构示意图，如图3所示，本实施例中，OLT举例来说可以包括：分布反馈(DistributedFeed Back，以下简称：DFB)激光器、PBS、调制器(Modular，以下简称：Mod)、隔离器(Isolator，以下简称：ISO)、环行器、PBC、光电接收机(PhotonicDetector，以下简称：PD)以及解调器，各器件之间的连接关系如图3所示；OLT通过分光器(以下简称：Splitter)与至少两个ONU连接，图3中示出了3个ONU，可以理解的是，也可以只有1或者2个ONU，或者更多个ONU；ONU举例来说可以包括：分光器、PD、解调器、反射式半导体光放大器(Reflective Semiconductor Optical Amplifier，以下简称：RSOA)以及法拉第旋转镜(Faraday Rotation Mirror，以下简称：FRM)，各器件之间的连接关系如图3所示。

基于上述PON结构示意图，本发明光网络信号处理方法实施例三的具体实现过程为：

在OLT端，DFB可以产生光源信号，并将该光源信号发送给PBS，PBS可以产生两束偏振态相互垂直的光，即第一偏振态分量(如图3中PBS输出的标号为1的粗双箭头信号所示)以及第二偏振态分量(如图3中PBS输出的标号为2细双箭头信号所示)。其中第一偏振态可以简称为偏振态1，第二偏振态可以简称为偏振态2。Mod将下行数据调制在偏振态1上，其中，下行数据格式可以采用多种调制方式来压缩信号带宽，如SCM、OFDM、QMSK、M-QAM等，每个子载波或者子波段可以对应不同的ONU从而使得子载波或者子波段可以在ONU之间灵活调度。偏振态1经过环行器(如图3中环形箭头所示)后进入PBC；偏振态2经过ISO进入PBC，然后，PBC将偏振态1和偏振态2合成为光信号并将光信号通过Splitter发送给各个ONU。对于其中一个ONU来说，其分光器可以接收光信号，该光信号分别向PD和RSOA发送。由于下行链路传输过程的随机偏转，PR和RSOA接收的偏振态1和偏振态2均偏转了一定角度。

PD进行数据接收后进行光电转换，然后将电信号发送给解调器，解调器从电信号中与该ONU对应的子载波或者子波段上解调出下行数据，而RSOA则可以将上行数据调制在该光信号的两个偏振态上，上行数据同样可以采用SCM、OFDM、QMSK、M-QAM等高阶调制技术进行调制，将上行数据调制到偏振态1和偏振态2上，此时偏振态1被下行和上行数据各调制了1次，其上调制的数据成为无效数据。然后FRM可以对完成上行数据调制的光信号进行垂直旋转处理。

图4为图3所示PON结构示意图中FRM的原理结构示意图，如图4所示，光信号第一次经过法拉第旋转(Faraday Rotation，以下简称：FR)，每个偏振态被旋转45度，被反射镜返回，再次经过FR，则FR对光信号的两个偏振态又在同一方向上继续旋转45度。经过FRM后，偏振态被旋转了90度。

图5为本发明网络信号处理方法实施例三所应用的另一种PON结构示意图，如图5所示，该PON结构与上述图3所示PON结构类似，所不同之处在于，图5中，分光器可以先将接收的光信号送给FR，然后再进行上行数据调制，其实现原理与图3类似，此处不再赘述。

经过上行数据调制以及垂直旋转处理后，光信号可以被发送给分光器，该光信号的偏振态2上调制有上行数据，偏振态1上调制有上行数据和下行数据，然后分光器可以将该光信号通过Splitter发送给OLT中的PBC，PBC可以将光信号分成偏振态1和偏振态2，其中调制有上行数据的偏振态2可以从与该偏振态2的方向对应的端口输出，该输入的偏振态2的光信号即可输入到环行器中，而该环行器的光环形方向可以将该偏振态2的光信号发送给PD，从而使得PD可以将该偏振态2的光信号转换成电信号，并从该电信号中解调出上行数据，而调制有上行数据和下行数据的偏振态1则可以从偏振态1的方向对应的端口输出，并向ISO发送，而该ISO可以将该偏振态1的光信号进行隔离。

图6为本发明网络信号处理方法实施例三所应用的又一种PON结构示意图，如图6所示，该PON结构中，ONU可以采用与上述图3或图5所示类似的ONU结构，本实施例仅以采用图5所示ONU举例来说，对于OLT，DFB可以将下行数据调制在光源信号上，然后PBS可以根据调制有下行数据的光源信号产生相互垂直的两个偏振态分量，每个偏振态分量上均调制有下行数据；擦除器可以擦除两个偏振态分量中的一个偏振态分量上的下行数据，从而使得输入到PBC的两个偏振态分量中只有一个偏振态分量上调制有下行数据。环行器的处理则与上述图5所示结构中环行器的处理类似，此处不再赘述。

图7为本发明光网络信号处理方法实施例三所应用的再一种PON结构示意图，如图7所示，该PON结构与上述图3所示PON结构类似，所不同之处在于，图7中引入了相干检测模块，相干检测模块可以在PD对调制有上行数据的偏振态分量进行解调之前，先采用光源信号产生的方向一致的偏振态分量对调制有上行数据的偏振态分量进行相干检测，从而可以提高PD的接收灵敏度。可以理解的是，在上述图5或6所示PON结构上亦可以添加相干检测模块，其实现原理类似，此处不再赘述。

需要说明的是，本实施例中使用环行器将偏振态2的光信号发送给PD，而无需改变PBC，其实现成本较低，可以理解的是，本实施例也可以不使用环行器，而只需要改进PBC使得能够识别上下行光信号即可。

本实施例中，因为上下行数据调制在不同的两个偏振态上，RSOA可用带宽都可以利用起来。调制有上行数据的偏振态2从PBC的对应的端口输出，经过环行器后，进入PD，而另一路调制有无效数据的偏振态1则可以自然从PBC的对应的端口输出，被ISO隔离终止。在PBC这一点，本实施例可以巧妙地利用上下行偏振态的垂直关系，将两个偏振态简单地分开，没有经过任何复杂、多余的偏振态校正处理。

另外，在本实施例中，ONU中的光源为RSOA，其上行光信号的波长等于下行注入的光信号的波长，各个ONU注入RSOA的光信号都来自同一个OLT端的DFB激光器，所以，其上行光信号的波长都相同，在这种情况下，多个ONU可以同时发送数据，从而避免在OLT端发生由于不同的ONU可能发送不同波长的上行光信号而出现光拍频干扰(Optical Beating Interference，以下简称：OBI)的问题，进而使得上行带宽相比有OBI的情况增加了N倍，其中N等于与该OLT连接的ONU的个数。

需要说明的是，上述图3～7仅给出了几种可能的实现手段，基于本实施例方法实施例的技术方案，本领域技术人员可以根据需要自行实际实现电路，只要能够完成相关功能即可。

图8为本发明光网络单元实施例一的结构示意图，如图8所示，本实施例的ONU可以包括：光信号收发器11、下行数据处理模块12和上行数据处理模块13；

其中，光信号收发器11，用于接收OLT发送的光信号，所述光信号包括相互垂直的两个偏振态分量，且其中一个偏振态分量上调制有下行数据，将所述光信号分成两路信号，每路信号均为所述光信号，将一路信号发送给下行数据处理模块12，将另一路光信号发送给上行数据处理模块13，并将上行数据处理模块13发出的光信号发送给OLT；

下行数据处理模块12，用于从接收的光信号中解调所述下行数据；

上行数据处理模块13，用于对接收的光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在接收的光信号的两个偏振态分量上的处理，并将经过偏振态垂直旋转处理以及上行数据调制处理后的光信号发送给光信号收发器11，以使光信号收发器11将所述光信号发送给OLT。

本实施例的ONU可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图9为本发明光网络单元实施例二的结构示意图，如图9所示，本实施例的ONU在图8所示ONU结构的基础上，进一步地，上行数据处理模块13，可以包括：上行数据调制单元131和垂直旋转单元132；其中，垂直旋转单元132，用于将接收的光信号的两个偏振态分量旋转45度，对上行数据调制后的两个偏振态分量进行反射处理，再将反射处理后的两个偏振态分量继续旋转45度；上行数据调制单元131，用于在所述反射处理前将所述上行数据调制在两个偏振态分量上。在该实现方式中，上行数据调制单元131可以是图5所示ONU中的RSOA，垂直旋转单元132可以是图5所示ONU中的FR和放置在RSOA之后的反射镜。光信号收发器11可以是图5中的分光器。

图10为本发明光网络单元实施例三的结构示意图，如图10所示，本实施例的ONU在图8所示ONU结构的基础上，进一步地，上行数据处理模块13，可以包括：上行数据调制单元131和垂直旋转单元132；其中，上行数据调制单元131，用于将所述上行数据调制在接收的光信号两个偏振态分量上；垂直旋转单元132，用于将上行数据调制后的两个偏振态分量旋转45度，对旋转45度后的两个偏振态分量进行反射处理，再将反射处理后的两个偏振态分量继续旋转45度。在该实现方式中，上行数据调制单元131可以是图3所示ONU中的RSOA，垂直旋转单元132可以是图3所示ONU中的FRM。光信号收发器11可以是图5中的分光器。

上述图9和图10所示实施例中的垂直旋转单元132均可以采用图4所示结构实现。

在图8～10中任一所示的ONU结构中，下行数据处理模块12，可以包括：光电接收机和解调单元；其中，光电接收机，用于将光信号收发器11接收的光信号转换为电信号，并将所述电信号发送给解调单元；解调单元，用于从所述电信号中解调出所述下行数据。在该实现方式中，光电接收机可以为图3～图7中所示ONU中的PD，而解调单元可以为图3～图7中所示ONU中的解调器。

上述实施例的ONU可以具体用于执行上述所示ONU对应的方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图11为本发明光线路终端实施例一的结构示意图，如图11所示，本实施例的OLT可以包括：偏振光合束器21、上行数据处理模块22以及光隔离器23；其中，偏振光合束器21，用于接收ONU发送的光信号，在第一偏振态端口上对应地输出一个偏振态分量，并在第二偏振态端口上对应地输出另一个偏振态分量，所述第一偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入调制有所述下行数据的偏振态分量，所述第二偏振态端口在向所述ONU发送下行数据时用于输入未调制下行数据的偏振态分量；上行数据处理模块22，用于从所述第一偏振态端口输出的偏振态分量中解调所述上行数据；光隔离器23，用于对所述第二偏振态端口输出的偏振态分量进行隔离。

本实施例的OLT可以用于执行图2所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图12为本发明光线路终端实施例二的结构示意图，如图12所示，本实施例的OLT在图11所示OLT的基础上，进一步还包括：光源信号发射器24、偏振光分束器25和调制器26；

其中，光源信号发射器24，用于产生光源信号，并将所述光源信号发送给偏振光分束器25；

偏振光分束器25，用于根据光源信号产生相互垂直的两个偏振态分量，将一个偏振态分量发送给调制器26，并通过光隔离器23将另一个偏振态分量输入到偏振光合束器21的第二偏振态端口；

调制器26，用于将下行数据调制在所述第一偏振态分量上，并将调制有所述下行数据的第一偏振态分量输入到偏振光合束器21的第一偏振态端口；

偏振光合束器21，还用于将从所述第二偏振态端口输入的第二偏振态分量和从所述第一偏振态端口输入的调制有所述下行数据的第一偏振态分量合成光信号，并将该光信号发送给所述ONU。

图13为本发明光线路终端实施例三的结构示意图，如图13所示，本实施例的OLT在图11所示OLT的基础上，进一步还包括：光源信号发射器24、偏振光分束器25和擦除器28；

其中，光源信号发射器24，用于产生光源信号，将下行数据调制在所述光源信号上，并将调制有所述下行数据的光源信号发送给偏振光分束器25；

偏振光分束器25，用于根据调制有所述下行数据的光源信号产生相互垂直的两个偏振态分量，每个偏振态分量上均调制有所述下行数据，将一个偏振态分量发送给擦除器28，将另一个偏振态分量输入到偏振光合束器21的第一偏振态端口；

擦除器28，用于擦除偏振态分量上的下行数据，并将擦除后的偏振态分量通过所述光隔离器23输入到偏振光合束器21的第二偏振态端口；

偏振光合束器21，还用于将从所述第一偏振态端口输入的偏振态分量和从所述第二偏振态端口输入的偏振态分量合成光信号，并将该光信号发送给所述光网络单元。

图14为本发明光线路终端实施例四的结构示意图，如图14所示，本实施例的OLT在图11所示OLT的基础上，进一步地，还可以包括：环行器27，该环行器27与调制器26、偏振光合束器21的第一偏振态端口以及上行数据处理模块22连接，用于将从调制器26接收的调制有所述下行数据的偏振态分量发送到偏振光合束器21的第一偏振态端口，将偏振光合束器21的第一偏振态端口输出的偏振态分量发送给上行数据处理模块22。

进一步地，OLT还可以包括：相干检测模块；上行数据处理模块22，可以包括：光电接收机和解调单元；其中，相干检测模块，用于采用光源信号产生的用于调制下行数据的偏振态分量对所述第一偏振态端口上输出的偏振态分量进行相干检测；光电接收机，将完成相干检测的偏振态分量转换为电信号，并将所述电信号发送给解调单元；解调单元，用于从所述电信号中解调出所述上行数据。

在具体实现时，该偏振光合束器21可以是图3～图7所示OLT中的PBC，光电接收机可以是OLT中的PD，解调单元可以是OLT中的解调器，光隔离器23可以是OLT中的ISO，光源信号发射器24可以是OLT中的DFB，偏振光分束器25可以是OLT中的PBS，调制器26可以是OLT中的调制器，环行器27可以是OLT中的环行器。

上述实施例的OLT可以具体用于执行图3～图7所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

图1 5为本发明光网络通信系统实施例一的结构示意图，如图15所示，本实施例的系统可以包括：OLT1、分光器2以及多个ONU3，OLT1与分光器2连接，分光器2与多个ONU连接；其中，OLT1可以采用上述OLT实施例中任一实施例所述的OLT，ONU3可以采用上述ONU实施例中任一实施例所述的ONU。可以理解的是，图15中的ONU也可以只有一个。

上述实施例的光网络系统可以具体用于执行图3～图6所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本发明上述实施例主要以PON网络结构为例进行说明，可以理解的是，上述实施例中的OLT以及ONU也可以应用于波分复用无源光网络(Wavelength Division Multiplexing PON，以下简称：WDM-PON)这种光网络通信系统中。

图16为本发明光网络通信系统实施例二的结构示意图，如图16所示，本实施例的系统可以包括：多个OLT1、第一阵列波导光栅(Array WaveguideGrating，以下简称：AWG)4、第二AWG5以及多个ONU3，多个OLT1与第一AWG4连接，第一AWG4与第二AWG5连接，第二AWG5与多个ONU3连接。

其中，OLT1可以采用上述OLT实施例中任一实施例所述的OLT，ONU3可以采用上述ONU实施例中任一实施例所述的ONU。

可以理解的是，上述实施例中的第一AWG4与第二AWG5也可合为一个AWG实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种光网络信号处理方法，其特征在于，包括：

接收光线路终端发送的光信号，所述光信号包括相互垂直的两个偏振态分量，且其中一个偏振态分量上调制有下行数据；

将所述光信号分成两路信号，每路信号均为所述光信号；

从一路光信号中解调所述下行数据，并对另一路光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在所述光信号的两个偏振态分量上的处理；

将经过偏振态垂直旋转处理以及上行数据调制处理后的所述另一路光信号发送给所述光线路终端，以使所述光线路终端从接收的光信号中解调所述上行数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对另一路光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在所述光信号的两个偏振态分量上的处理，包括：

将所述两个偏振态分量旋转45度，将所述上行数据调制在旋转45度后的两个偏振态分量上，对上行数据调制后的两个偏振态分量进行反射处理，再将反射处理后的两个偏振态分量继续旋转45度；

或者，

将所述上行数据调制在所述两个偏振态分量上，将上行数据调制后的两个偏振态分量旋转45度，对旋转45度后的两个偏振态分量进行反射处理，再将反射处理后的两个偏振态分量继续旋转45度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述上行数据调制处理，包括：

采用子载波复用、正交频分复用、正交相移键控或者M阶正交幅度调制将所述上行数据调制在所述光信号中对应的子载波上。

4.一种光网络信号处理方法，其特征在于，包括：

接收光网络单元发送的光信号；

在第一偏振态端口上对应地输出一个偏振态分量，并在第二偏振态端口上对应地输出另一个偏振态分量，所述第一偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入调制有所述下行数据的偏振态分量，所述第二偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入未调制下行数据的偏振态分量；

从所述第一偏振态端口输出的偏振态分量中解调上行数据，并对所述第二偏振态端口输出的偏振态分量进行隔离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收光网络单元发送的光信号之前，还包括：

根据光源信号产生相互垂直的两个偏振态分量；

将下行数据调制在所述两个偏振态分量中的一个偏振态分量上；

将调制有所述下行数据的偏振态分量从所述第一偏振态端口输入并将未调制下行数据的偏振态分量从所述第二偏振态端口输入，将输入的两个偏振态分量合成为光信号，并将该光信号发送给所述光网络单元。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收光网络单元发送的光信号之前，还包括：

将下行数据调制在光源信号上；

根据调制有所述下行数据的光源信号产生相互垂直的两个偏振态分量，每个偏振态分量上均调制有所述下行数据；

擦除所述两个偏振态分量中的一个偏振态分量上的下行数据；

将调制有所述下行数据的偏振态分量从所述第一偏振态端口输入并将未调制下行数据的偏振态分量从所述第二偏振态端口输入，将输入的两个偏振态分量合成为光信号，并将该光信号发送给所述光网络单元。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述从所述第一偏振态端口输出的偏振态分量中解调上行数据之前，还包括：

采用调制下行数据的偏振态分量对所述第一偏振态端口上输出的偏振态分量进行相干检测；

所述从所述第一偏振态端口输出的偏振态分量中解调上行数据，包括：

从相干检测得到的偏振态分量中解调所述上行数据。

8.一种光网络单元，其特征在于，包括：光信号收发器、下行数据处理模块、上行数据处理模块；

所述光信号收发器，用于接收光线路终端发送的光信号，所述光信号包括相互垂直的两个偏振态分量，且其中一个偏振态分量上调制有下行数据，将所述光信号分成两路信号，每路信号均为所述光信号，将一路信号发送给所述下行数据处理模块，将另一路光信号发送给所述上行数据处理模块，并将所述上行数据处理模块发出的光信号发送给所述光线路终端；

所述下行数据处理模块，用于从接收的光信号中解调所述下行数据；

所述上行数据处理模块，用于对接收的光信号进行偏振态垂直旋转处理以及将上行数据调制在接收的光信号的两个偏振态分量上的处理，并将经过偏振态垂直旋转处理以及上行数据调制处理后的光信号发送给所述光信号收发器，以使所述光信号收发器将所述光信号发送给所述光线路终端。

9.根据权利要求8所述的光网络单元，其特征在于，所述上行数据处理模块，包括：上行数据调制单元和垂直旋转单元；

所述垂直旋转单元，用于将接收的光信号的两个偏振态分量旋转45度，对上行数据调制后的两个偏振态分量进行反射处理，再将反射处理后的两个偏振态分量继续旋转45度；

所述上行数据调制单元，用于在所述反射处理前将所述上行数据调制在两个偏振态分量上；

或者，

所述上行数据调制单元，用于将所述上行数据调制在接收的光信号两个偏振态分量上；

所述垂直旋转单元，用于将上行数据调制后的两个偏振态分量旋转45度，对旋转45度后的两个偏振态分量进行反射处理，再将反射处理后的两个偏振态分量继续旋转45度。

10.根据权利要求9所述的光网络单元，其特征在于，所述垂直旋转单元为法拉第旋转镜FRM，所述上行数据调制单元为反射式半导体光放大器RSOA。

11.根据权利要求8～10中任一项所述的光网络单元，其特征在于，所述下行数据处理模块，包括：光电接收机和解调单元；

所述光电接收机，用于将光信号收发器接收的光信号转换为电信号，并将所述电信号发送给所述解调单元；

所述解调单元，用于从所述电信号中解调出所述下行数据。

12.一种光线路终端，其特征在于，包括：偏振光合束器、上行数据处理模块以及光隔离器；

所述偏振光合束器，用于接收光网络单元发送的光信号，在第一偏振态端口上对应地输出一个偏振态分量，并在第二偏振态端口上对应地输出另一个偏振态分量，所述第一偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入调制有所述下行数据的偏振态分量，所述第二偏振态端口在向所述光网络单元发送下行数据时用于输入未调制下行数据的偏振态分量；

所述上行数据处理模块，用于从所述第一偏振态端口输出的偏振态分量中解调所述上行数据；

所述光隔离器，用于对所述第二偏振态端口输出的偏振态分量进行隔离。

13.根据权利要求12所述的光线路终端，其特征在于，还包括：光源信号发射器、偏振光分束器和调制器；

所述光源信号发射器，用于产生光源信号，并将所述光源信号发送给所述偏振光分束器；

所述偏振光分束器，用于根据光源信号产生相互垂直的两个偏振态分量，将一个偏振态分量发送给所述调制器，并通过所述光隔离器将另一个偏振态分量输入到所述偏振光合束器的第二偏振态端口；

所述调制器，用于将下行数据调制在偏振态分量上，并将调制有所述下行数据的偏振态分量输入到所述偏振光合束器的第一偏振态端口；

所述偏振光合束器，还用于将从所述第一偏振态端口输入的偏振态分量和从所述第二偏振态端口输入的偏振态分量合成光信号，并将该光信号发送给所述光网络单元。

14.根据权利要求12所述的光线路终端，其特征在于，还包括：光源信号发射器、偏振光分束器和擦除器；

所述光源信号发射器，用于产生光源信号，将下行数据调制在所述光源信号上，并将调制有所述下行数据的光源信号发送给所述偏振光分束器；

所述偏振光分束器，用于根据调制有所述下行数据的光源信号产生相互垂直的两个偏振态分量，每个偏振态分量上均调制有所述下行数据，将一个偏振态分量发送给所述擦除器，将另一个偏振态分量输入到所述偏振光合束器的第一偏振态端口；

所述擦除器，用于擦除偏振态分量上的下行数据，并将擦除后的偏振态分量通过所述光隔离器输入到所述偏振光合束器的第二偏振态端口；

所述偏振光合束器，还用于将从所述第一偏振态端口输入的偏振态分量和从所述第二偏振态端口输入的偏振态分量合成光信号，并将该光信号发送给所述光网络单元。

15.根据权利要求13或14所述的光线路终端，其特征在于，还包括：

环行器，所述环行器与所述调制器、所述偏振光合束器的第一偏振态端口以及所述上行数据处理模块连接；

所述环行器，用于将从所述调制器接收的调制有所述下行数据的偏振态分量发送到所述偏振光合束器的第一偏振态端口，将所述偏振光合束器的第一偏振态端口输出的偏振态分量发送给所述上行数据处理模块。

16.根据权利要求12～15中任一项所述的光线路终端，其特征在于，还包括：相干检测模块；所述上行数据处理模块，包括：光电接收机和解调单元；

所述相干检测模块，用于采用调制下行数据的偏振态分量对所述第一偏振态端口上输出的偏振态分量进行相干检测；

所述光电接收机，用于将完成相干检测的偏振态分量转换为电信号，并将所述电信号发送给所述解调单元；

所述解调单元，用于从所述电信号中解调出所述上行数据。

17.一种光网络通信系统，其特征在于，包括：光线路终端和光网络单元，所述光线路终端通过分光器与所述光网络单元连接；

其中，所述光线路终端采用权利要求12～16中任一项所述的光线路终端，所述光网络单元采用权利要求8～11中任一项所述的光网络单元。

18.一种光网络通信系统，其特征在于，包括：光线路终端和光网络单元，所述光线路终端通过阵列波导光栅与所述光网络单元连接；

其中，所述光线路终端采用权利要求12～16中任一项所述的光线路终端，所述光网络单元采用权利要求8～11中任一项所述的光网络单元。

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