CN103001911B - 自相干检测正交频分复用无源光网络系统和传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自相干检测正交频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，经过一个掺铒光纤放大器和一个环行器，通过一路光纤链路连接远端节点，而远端节点连接N个光网络单元。其中，光线路终端由1个外腔半导体激光器、1个梳状光谱发生器、N×1个马赫曾德调制器、N×1个上行信号接收器和2个N×1阵列波导光栅组成；远端节点只包含1个1×N阵列波导光栅。光线路终端采用梳状光谱发生器，光源得到了集中式管理同时成本也得到了降低。本发明中采用梳状光谱发生器和自相干检测单元，不但同时实现了中央局端光源集中化和上行信号灵敏接受，并且使系统在成本和性能之间达到了均衡。

Description

自相干检测正交频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，具体是涉及一种自相干检测正交频分复用无源光网络（OFDM-PON）系统和传输方法。

背景技术

接入网是现代通信网的重要组成部分，它是连接用户端和城域网/骨干网的桥梁。近年来，随着通信技术的进步，接入网特别是光接入网发展迅速，APON、EPON、GPON、HybridWDM/TDM-PON、OFDM-PON等概念快速涌现。正交频分复用（OFDM）技术可以有效地对抗频率选择性衰落和窄带干扰，抗码间干扰能力强，具有频谱利用率高的特点，适合高速率数据传输。基于正交频分复用的接入网技术能够动态的分配各个子载波的资源，实现有线无线相结合的汇聚接入，有力地提升了接入网的频谱效率，优良的抗色散性使其向超长距离接入网平滑演进，并能减小光器件的成本压力。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，引起了众多研究人员和通信设备商的关注。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WDM-PON的优势，结合光OFDM的优点，对系统的架构进行了合理布局，系统不仅可以实现接收端自相干检测，提高灵敏度，而且可以减少系统复杂度，降低系统成本。

发明内容

本发明针对已有技术存在的缺陷，提供了一种自相干检测正交频分复用无源光网络（OFDM-PON）系统和传输方法，能有效地实现相干检测并降低系统复杂度，减少成本。

本发明的构思是：光线路终端（OLT）采用一个外腔半导体激光器来驱动一个梳状光谱发生器OFCG，产生不同的光载波，可以实现光源的集中化管理；上行信号接收端采用自相干检测方法，有效地降低系统复杂度和成本，灵敏度比直接检测明显提高。

根据上述发明构思，本发明采用下列方案：

一种自相干检测正交频分复用无源光网络系统，由光线路终端OLT经过掺铒光纤放大器EDFA通过光纤链路连接远端节点RN，而远端节点RN连接N个光网络单元ONU，其特征在于：所述的光线路终端OLT的结构：一个外腔半导体激光器连接一个梳状光谱发生器OFCG输入口；该梳状光谱发生器OFCG有N个波长输出端口分别连接N个马赫曾德调制器MZM的输入口，该N个马赫曾德调制器MZM信号驱动端口与MAC层相连，该N个马赫曾德调制器MZM信号输出端口分别与一个N1阵列波导光栅AWG1的N个输入端口相连，该第一N1阵列波导光栅AWG1的输出端口经一个掺铒光纤放大器EDFA与一个第一环行器的端口1相连；该第一环行器的端口2连接光纤链路，而端口3连接一个第三N1阵列波导光栅AWG3的输入端口；该第三N1阵列波导光栅AWG3的N个输出端口分别经N个自相干检测单元和N个上行信号接收器与MAC层相连；2）所述远端节点RN的结构：一个第二1N阵列波导光栅AWG2输入端口连接光纤链路，该第二1N阵列波导光栅AWG2的N个输出端口分别连接N个子光网络单元；3）所述N个光网络单元的结构：一个功率分路器的第一端口连接第二阵列波导光栅AWG2的一个输出端口，该功率分路器的第二个端口连接一个第二环行器的第一个端口，该功率分路器的第三端口连接一个反射式半导体光放大器RSOA；第二环行器的第二个端口与一个下行信号接收器相连，第二环行器的第三个端口与反射式半导体光放大器RSOA相连；4）所述自相干检测单元的结构由光分路器，光滤波器，光放大器，光耦合器，光电检测二极管和减法器组成：所述光分路器的第一端口经光滤波器与光放大器相连，该光分路器的第二端口与光耦合器一个输入端口相连；光放大器的输出端口与光耦合器另一输入端口相连；光耦合器的两个输出端口分别经两个光电检测二极管与减法器的两个输入端口相连，减法器的输出端口连接所述上行信号接收器。

一种自相干检测正交频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：所述的光线路终端OLT中的外腔半导体激光器发射波长为光，用于驱动梳状光谱发生器OFCG，梳状光谱发生器OFCG产生N个载波~；由梳状光谱发生器OFCG产生的~载波分别送入一组N个马赫曾德调制器MZM的载波入口，该组N个马赫曾德调制器MZM的信号入口由MAC层驱动；调制好的信号由该组N个马赫曾德调制器MZM接入到N1阵列波导光栅AWG1复用后经过掺铒光纤放大器EDFA和环行器后注入光纤链路进行传输；光纤链路连接远端节点RN中的1N阵列波导光栅AWG2，光纤链路中复合信号经1N阵列波导光栅AWG2解复用后发送至光网络单元；1N阵列波导光栅AWG2解复用信号进入光网络单元后先经功率分路器将下行信号分为两路：一路送给反射式半导体光放大器RSOA作为光网络单元ONU的上行载波，经反射式半导体光放大器RSOA调制好的上行信号通过环形器与其他调制好的上行信号在1N阵列波导光栅AWG2复用，阵列波导光栅AWG2复用信号注入光纤链路传输，光纤链路中复用信号经环行器后发送至阵列波导光栅AWG3，阵列波导光栅解复用的信号进入自相干检测器，自相干检测器将信号送给上行信号接收器进行信号解调；功率分路器的另外一路经环形器送给第一下行信号接收器进行信号解调。

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）本系统提出了在中央局端采用梳状光谱发生器产生光载波，可以实现光源集中化管理3）本系统提出了在上行信号接收端采用自相干检测，可以有效提高系统灵敏度，降低系统复杂度和成本。

附图说明

图1为本发明的自相干检测正交频分复用无源光网络（OFDM-PON）系统结构示意图。

图2为图1中系统光网络单元结构示意图。

图3为图1中上行信号接收端自相干检测单元结构示意图。

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~图3，本自相干检测正交频分复用无源光网络系统，由光线路终端OLT（2）经过掺铒光纤放大器EDFA（7）通过光纤链路（9）连接远端节点RN（10），而远端节点RN（10）连接光网络单元ONU（12）。光线路终端OLT（2）是外腔半导体激光器（3）连接梳状光谱发生器OFCG（4）；梳状光谱发生器OFCG（4）N个波长输出端口分别连接一组N个马赫曾德调制器MZM（5），该N个马赫曾德调制器MZM（5）信号驱动端口与MAC层（1）相连，该N个马赫曾德调制器MZM（5）信号输出端口分别与一个第一N1阵列波导光栅AWG1（6）相连，该第一N1阵列波导光栅AWG1（6）与掺铒光纤放大器EDFA（7）相连；一个第三N1阵列波导光栅AWG3（14）与一组N个自相干检测单元（15）和一个第一环行器（8）相连；该N个自相干检测单元（15）的输出端口与一组N个上行信号接收器（16）相连；该N个上行信号接收器（16）信号输出端口与MAC层（1）相连；远端节点RN（10）包括一个第二1N阵列波导光栅AWG2（11），该第二1N阵列波导光栅AWG2（11）输出端连接N个光网络单元（13）；光网络单元ONU（13）中，功率分路器（17）的第一端口连接第二1N阵列波导光栅AWG2（11），该功率分路器（17）的第二个端口连接环行器（18）一个端口，该功率分路器（17）的第三端口连接反射式半导体光放大器RSOA（20）；环行器（18）的第二个端口与下行信号接收器（19）相连，环行器（18）的第三个端口与反射式半导体光放大器RSOA（20）相连；自相干检测单元（15）由光分路器（21），光滤波器（22），光放大器（23），光耦合器（24），光电检测二极管（25）和减法器（26）组成：光分路器（21）的第一端口与一个光滤波器（22）相连，该光分路器（21）的第二端口与一个光耦合器（24）相连；光滤波器（22）与一个光放大器（23）相连；光放大器（23）的输出端口与光耦合器（24）相连；光耦合器（24）的输出端口连接两个光电检测二极管（25），两个光电检测二极管（25）的输出端口连接减法器（26）。

实施例二：

参见图1~图3，本自相干检测正交频分复用无源光网络传输方法，采用上述系统进行传输。光线路终端OLT（2）中的外腔半导体激光器（3）发射波长为光，用于驱动梳状光谱发生器OFCG（4），梳状光谱发生器OFCG（4）产生N个载波~；由梳状光谱发生器OFCG（4）产生的~载波分别送入一组N个马赫曾德调制器MZM（5）的载波入口，该组N个马赫曾德调制器MZM（5）的信号入口由MAC层（1）驱动；调制好的信号由该组N个马赫曾德调制器MZM（5）接入到N1阵列波导光栅AWG1（6）复用后经过掺铒光纤放大器EDFA（7）和环行器（8）后注入光纤链路（9）进行传输；光纤链路（9）连接远端节点RN（10）中的1N阵列波导光栅AWG2（11），光纤链路（9）中复合信号经1N阵列波导光栅AWG2（11）解复用后发送至光网络单元ONU（12）；1N阵列波导光栅AWG2（11）解复用信号进入光网络单元（13）后先经功率分路器（17）将下行信号分为两路：一路送给反射式半导体光放大器RSOA（20）作为光网络单元ONU（13）的上行载波，经反射式半导体光放大器RSOA（20）调制好的上行信号通过环形器（18）与其他调制好的上行信号在1N阵列波导光栅AWG2（11）复用，阵列波导光栅AWG2（11）复用信号注入光纤链路（9）传输，光纤链路（9）中复用信号经环行器（8）后发送至阵列波导光栅AWG3（14），阵列波导光栅（14）解复用的信号进入自相干检测器（15），自相干检测器（15）将信号送给上行信号接收器（16）进行信号解调；功率分路器（17）的另外一路经环形器（18）送给第一下行信号接收器（19）进行信号解调。

Claims (2)

1.一种自相干检测正交频分复用无源光网络系统，由光线路终端OLT（2）经过掺铒光纤放大器EDFA（7），通过光纤链路（9）连接远端节点RN（10），而远端节点RN（10）连接光网络单元（12），其特征在于：

所述的光线路终端OLT（2)由MAC层（1）、一个外腔半导体激光器（3）、一个梳状光谱发生器OFCG（4）、N个马赫曾德调制器MZM（5）、一个第一Nx1阵列波导光栅AWG1（6）、一个第三NX1阵列波导光栅AWG3（14）、N个自相干检测单元（15）、N个上行信号接收器（16）组成；所述的外腔半导体激光器（3）输出口连接所述的梳状光谱发生器OFCG（4）输入口；该梳状光谱发生器OFCG（4）有N个波长输出端口分别连接N个马赫曾德调制器MZM（5）的输入口，该N个马赫曾德调制器MZM（5）信号驱动端口与MAC层（1）相连，该N个马赫曾德调制器MZM（5）信号输出端口分别与所述的第一N1阵列波导光栅AWG1（6）的N个输入端口相连；该第一N1阵列波导光栅AWG1（6）的输出端口经一个掺铒光纤放大器EDFA（7）与一个第一环行器（8）的端口1相连；该第一环行器（8）的端口2连接光纤链路（9），该第一环行器（8）的端口3连接一个第三N1阵列波导光栅AWG3（14）的输入端口，该第三N1阵列波导光栅AWG3（14）的N个输出端口分别经N个自相干检测单元（15）和N个上行信号接收器（16）与MAC层（1）相连；

所述远端节点RN（10）为一个第二1N阵列波导光栅AWG2（11）；该第二1N阵列波导光栅AWG2（11）的输入端口连接光纤链路（9），该第二1N阵列波导光栅AWG2（11）的N个输出端口分别连接所述光网络单元（12）中含有的N个子光网络单元（13）；

所述子光网络单元（13）由一个功率分路器（17）、一个第二环行器（18）、一个反射式半导体光放大器RSOA（20）以及一个第一下行信号接收器（19）组成；所述的功率分路器（17）的第一端口连接第二1N阵列波导光栅AWG2（11）的一个输出端口，该功率分路器（17）的第二个端口连接一个第二环行器（18）一个端口，该功率分路器（17）的第三端口连接一个反射式半导体光放大器RSOA（20）；所述第二环行器（18）的第二个端口与一个第一下行信号接收器（19）相连，所述第二环行器（18）的第三个端口与所述反射式半导体光放大器RSOA（20）相连；

所述自相干检测单元（15）的结构由光分路器（21），光滤波器（22），光放大器（23），光耦合器（24），光电检测二极管（25）和减法器（26）组成；所述光分路器（21）的第一端口经光滤波器（22）与光放大器（23）相连，该光分路器（21）的第二端口与光耦合器（24）一个输入端口相连；光放大器（23）的输出端口与光耦合器（24）另一个输入端口相连；光耦合器（24）的两个输出端口分别经两个光电检测二极管（25）与减法器（26）的两个输入端口相连，减法器（26）的输出端口连接所述上行信号接收器（16）。

2.一种自相干检测正交频分复用无源光网络传输方法，采用根据权利要求1所述的自相干检测正交频分复用无源光网络系统实现相干检测，其特征在于：所述的光线路终端OLT（2）中的外腔半导体激光器（3）发射波长为光，用于驱动梳状光谱发生器OFCG（4），梳状光谱发生器OFCG（4）产生N个载波~；由梳状光谱发生器OFCG（4）产生的~载波分别送入一组N个马赫曾德调制器MZM（5）的载波入口，该组N个马赫曾德调制器MZM（5）的信号入口由MAC层（1）驱动；调制好的信号由该组N个马赫曾德调制器MZM（5）接入到第一N1阵列波导光栅AWG1（6）复用后经过掺铒光纤放大器EDFA（7）和第一环行器（8）后注入光纤链路（9）进行传输；光纤链路（9）连接远端节点RN（10）中的第二1N阵列波导光栅AWG2（11），光纤链路（9）中复合信号经第二1N阵列波导光栅AWG2（11）解复用后发送至光网络单元（12）；第二1N阵列波导光栅AWG2（11）解复用信号进入N个子光网络单元（13）后先经功率分路器（17）将下行信号分为两路：一路送给反射式半导体光放大器RSOA（20）作为子光网络单元（13）的上行载波，经反射式半导体光放大器RSOA（20）调制好的上行信号通过第二环行器（18）与其他调制好的上行信号在第二1N阵列波导光栅AWG2（11）复用，第二阵1N列波导光栅AWG2（11）复用信号注入光纤链路（9）传输，光纤链路（9）中复用信号经第一环行器（8）后发送至第三N1阵列波导光栅AWG3（14），第三N1阵列波导光栅（14）解复用的信号进入自相干检测单元（15），自相干检测单元（15）将信号送给上行信号接收器（16）进行信号解调；功率分路器（17）的另外一路经第二环行器（18）送给第一下行信号接收器（19）进行信号解调。