CN103199918A - 波分复用无源光网络实现波长再利用和保护功能的系统和方法 - Google Patents

波分复用无源光网络实现波长再利用和保护功能的系统和方法 Download PDF

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CN103199918A CN2013101373828A CN201310137382A CN103199918A CN 103199918 A CN103199918 A CN 103199918A CN 2013101373828 A CN2013101373828 A CN 2013101373828A CN 201310137382 A CN201310137382 A CN 201310137382A CN 103199918 A CN103199918 A CN 103199918A
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陈海滨
甘朝钦
倪翠萍
尹茂君
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Abstract

本发明涉及一种波分复用无源光网络实现波长再利用和保护功能的系统和方法。本系统是：1个光线路终端OLT,通过两根反馈光纤连接1个远端结点RN形成树形网络，在远端结点RN通过分布光纤与光网络单元ONU相连接。OLT端与RN端的设计，实现了对下行、广播与上行信号的分开传输；RN端光开关和ONU端光开关的结构设计实现了对分布光纤的保护。本发明通过循环地对同一光波进行幅度和相位的调制，实现了对同一波长的多次使用，使系统在成本和性能之间达到了均衡。

Description

波分复用无源光网络实现波长再利用和保护功能的系统和方法
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种波分复用无源光网络（WDM-PON）实现波长再利用和保护功能的系统和方法。
背景技术
波分复用无源光网络WDM-PON技术可以在不改变物理基础设备的情况下升级带宽，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，在光接入网中拥有广阔的应用前景，被认为是FTTx未来演进的最终选择。目前对于WDM-PON的研究主要是基于静态波长分配的，波长在RN 中的下路是固定的，ONU越多，需要的波长数就越多，导致所要求的光源种类也越多，因此如何高效率的利用光资源成为光网络亟需解决的一个问题。无色ONU已基本成为当前WDM-PON相关研究的共识，基于无色ONU的技术方案是WDM-PON系统的主流。再者，光网络具有极高的传输速率，因此在尽可能短的时间内为被中断的业务寻找新的传输路由和自愈方案也是十分重要的。本发明对系统的体系架构进行了合理的布局，系统不仅可以同时实现波长的多次再利用和对馈线光纤、分布光纤的保护，而且系统在成本和性能间也能达到理想状态。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供了一种波分复用无源光网（WDM-PON）实现波长的再利用和保护功能的系统和方法，能有效的在WDM-PON中实现波长的多次再利用和对分布光纤的保护，同时本系统还支持广播业务的传输。
为达到上述目的，本发明的核心思想是：在光线路终端OLT对各波长都进行幅度调制和相位调制。在RN处采用一种新的结构配置方式，通过这种新的远端节点RN的结构方式，实现ONU之间的两两保护。当被调制信号传输至各组光网络单元ONU，接收机根据不同解调方式解调各波长，得到不同下行信息和广播信息，并对各波长分别进行上行调制。
根据上述发明构思，本发明采用下列方案：
一种波分复用无源光网络实现波长的多次再利用和和保护功能的系统，由中央局端CO通过2根单模光纤连接1个远端结点RN，每个远端结点RN连接3*N个光网络单元ONU构成。其特征在于：
1）所述的中央局端CO是由1个多频激光器同时发射出N 个波长注入到马赫-曾德尔调制器中，同时经本地射频信号发生器驱动该调制器后，调制产生的N 个SCM信号传输至第一、第二干涉仪滤波器，三路光波都经过各自的第一阵列波导光栅解复用，经AM调制，PM调制后，进入第二阵列波导光栅进行复用，又在光耦合器作用下耦合在一起。耦合器通过第一反馈光纤与远端节点RN连接。而上行信号经过第二反馈光纤，进入1*3N阵列波导光栅，输出光由接收机接收。
2）所述远端结点RN包括1个掺铒光纤放大器、3*N个光电二极管、3*N个光开关、3*N个分光器、1个光环形器、1个光耦合器、3个N*N阵列波导光栅AWG、3个1*N阵列波导光栅AWG。其中3个N*N阵列波导光栅AWG、3个1*N阵列波导光栅AWG、3*N个光开关串行连接组成3个控制器。第二反馈光纤经光放大器与环形器连接，接着连接到光耦合器的输入端口，光耦合器的第一输出口、第二输出口、第三输出口分别与第一控制器、第二控制器、第三控制器相接 。在控制器中，N*N阵列波导光栅AWG的1端口作为输入端，N个输出口与光开关、分光器串行连接，分光器的右端作为控制器的输出口，连接分布光纤。每个控制器接N个光网络单元ONU。既远端节点连接了3组ONU，每组ONU不相同，共3*N个ONU。                  
3）所述的光网络单元组由N个ONU组成，每个ONU包括1个光电二极管、1个光开关、1个分光器、1个粗波分复用器（C/W）、1个光滤波器、1个反射再调制模块（R-SOA）、1个光幅度接收机、1个光相位接收机。正常情况下，分布光纤与光网络单元组1中分光器相接、后连接到光开关接着经过粗波分复用器的右端出口，又经过光滤波器，滤波器第一输出端口与光波幅度接收机相连，第二输出端口接反射再调制模块（R-SOA），第三输出端口连接光相位接收机。分布光纤又与光网络单元组2中分光器相接、后连接到光开关接着经过粗波分复用器的右端出口，又经过光滤波器，滤波器第一输出端口与光相位接收机相连，第二输出端口连接光幅度接收机，第三输出端口连接反射再调制模块（R-SOA）。分布光纤也与在光网络单元组3中分光器相接、后连接到光开关接着经过粗波分复用器的右端出口，又经过光滤波器，滤波器第一输出端口与反射再调制模块（R-SOA）相连，第二输出端口连接光相位接收机，第三输出端口连接光幅度接收机相连。     
一种波分复用无源光网络实现波长的多次再利用和保护功能的方法，采用根据权利要求1所述的波分复用无源光网络实现波长的多次再利用和保护功能的系统进行操作，其特征在于：在正常模式下行时，多频激光器同时发射出N 个波长注入到马赫-曾德尔调制器中，同时本地射频信号发生器产生正弦射频信号用来驱动该调制器后，调制产生的N 个SCM信号传输至干涉仪滤波器，分离出主载波和双边带子载波，N 个光载波经1* N阵列波导光栅AWG解复用后先经PM调制用于GROUP2下行信号调制，后经AM调制用于光网络单元组1广播信号调制，调制结束后N个载有信息的主载波经AWG复合。同理双边带子载波经过干涉仪滤波器后，分为两路N个单边带子载波，N个上边带子载波1* N阵列波导光栅AWG解复用后先经PM调制用于光网络单元组3下行信号调制，后经AM调制用于光网络单元组2广播信号调制，调制结束后N个载有信息的上边带子载波经AWG复合；N个下边带子载波1* N阵列波导光栅AWG解复用后先经PM调制用于光网络单元组1下行信号调制，后经AM调制用于光网络单元组3广播信号调制，调制结束后N个载有信息的上边带子载波经AWG复合。复合后的主载波、上边带子载波、下边带子载波经过耦合器耦合，耦合器直接与远端节点通过第一反馈光纤连接。光信号进入远端结点RN经掺铒光纤放大器、环形器后由光耦合器分为3光网络单元组，分别进入3个控制器。在控制器中，含N个波长的光信号经N*N阵列波导光栅AWG的1端口进入，N个频率光波分别从1至N出口输出，经光开关、分光器后进入分布光纤。光信号进入光网络单元组后，在光网络单元组1中光波经分光器、光开关、粗波分复用器、光滤波器后，主载波和双边带子载波被滤出，滤波器第一输出端口与光幅度接收机相连，进行幅度解调后作为广播信号接收，第二输出端口接反射再调制模块（R-SOA），经AM后作为上行信号，第三输出端口连接光相位接收机，进行相位解调后作为下行信号接收。在光网络单元组2中，光波经过类似路径后主载波被相位解调后作为下行信号接收机接收，上边带子载波被幅度解调后作为广播信号接收机接收，下边带子载波被反射再调制模块R-SOA反射并经AM调制作器调制为上行信号。在光网络单元组3中，光波同样经过类似路径后主载波被反射再调制模块R-SOA反射并经AM调制器调制作为上行信号，上边带子载波被相位解调后作为下行信号接收机接收，下边带子载波被幅度解调后作为下行信号接收机接收。所产生的上行信号经反射通过光滤波器，粗波分复用器，光开关，分光器，分布光纤，进入RN，经过N*N阵列波导光栅AWG解复用后，输入到光耦合器中，三组上行信号进行耦合后输入当光环形器，经过第二反馈光纤进入OLT，在阵列波导光栅的作用下各载波分离，由接收机接收。
上述波分复用无源光网络实现波长的多次再利用和保护功能的方法，其特征在于：当分布光纤出现故障，光电检测管检测到光信号变化，系统要进入保护模式，远端节点光开关与光网络单元ONU1中的光开关进行切换，波长                                                
Figure 2013101373828100002DEST_PATH_IMAGE001
经第一光开关（44）经过1*N阵列波导光栅AWG的1端口进入N*N阵列波导光栅AWG的N/2+1入口，接着从N*N阵列波导光栅AWG的N/2+1出口输出与波长
Figure 310480DEST_PATH_IMAGE002
一起进入ONU（N/2+1）, 进入ONU（N/2+1）后，通过粗波分复用器将
Figure 2013101373828100002DEST_PATH_IMAGE003
与
Figure 182402DEST_PATH_IMAGE004
分离，
Figure 424028DEST_PATH_IMAGE003
进入ONU（1），
Figure 2013101373828100002DEST_PATH_IMAGE005
进入ONU（N/2+1），下行信号分别被接收，ONU（1）的上行信号波长
Figure 636834DEST_PATH_IMAGE006
经过开关进入出波分复用器，与
Figure 2013101373828100002DEST_PATH_IMAGE007
复用后从N*N阵列波导光栅AWG的N/2+1出口输入，
Figure 280305DEST_PATH_IMAGE008
 从N*N阵列波导光栅AWG的1入口输出，
Figure 2013101373828100002DEST_PATH_IMAGE009
从N*N阵列波导光栅AWG的N/2+1入口输出，再经过1*N阵列波导光栅AWG的1输入端口输出，进入N*N阵列波导光栅AWG的1输出口输入。3组光网络单元的上行信号波长分别为各主载波和上、下边带子载波（
Figure 553155DEST_PATH_IMAGE010
）进入远端节点RN后通过光耦合器耦合后，进入环形器，输入第二反馈光纤。当波长经第二反馈光纤进入OLT，通过1*3N阵列波导光栅将主载波和上、下边带子载波分离，解复用后的单个波长通过光接收机进行接收，得到上行信息。实现了波长的多次再利用，并且实现了对分布光纤的保护。
与现有技术相比，本发明的独特优势和显著性特色在于：（1）通过在光线路终端OLT对所有的载波都进行了两次调制，使得光资源得到了充分的利用；（2）通过在远端节点增加了N*N的阵列波导光栅和一些光开关，并在ONU增加一些粗波分复用器和光开关实现了对分布光纤的两两保护，提高了网络的稳定性。（3）通过设置不同组的ONU不同的接受器和反射再调制器位置，实现了波长的再利用。
附图说明
图1为本发明一个实施例证波分复用无源光网络实现波长再利用和保护功能的系统示意图。
图2为波分复用无源光网络光线路终端OLT内部结构的示意图。
图3为波分复用无源光网络远端结点RN内部结构的示意图。
图4为波分复用无源光网络远端结点第一组光网络单元内部结构的示意图。
图5为波分复用无源光网络远端结点第二组光网络单元内部结构的示意图。
图6为波分复用无源光网络远端结点第三组光网络单元内部结构的示意图。
图7为波分复用无源光光网络单元的反射再调制模块的结构示意图。
图8为保护模式下波分复用无源光网络实现波长多次再利用和保护功能的系统示意图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图详述如下：
实施例一：
参见图1，本波分复用无源光网络实现波长再利用和保护功能的系统，由光线路终端OLT（1）通过2根单模光纤连接1个远端结点RN（2），远端结点RN（2）通过分布光纤各连接3个光网络单元组，每个ONU包含N个ONU。
参见图2，所述的光线路终端OLT（1）是由1个多频激光器（10）同时发射出N 个波长注入到马赫-曾德尔调制器（11）中，同时本地射频信号发生器（12）产生正弦射频信号用来驱动该调制器后，调制产生的N 个SCM信号传输至第一干涉仪滤波器（13），滤波器上端出口与第一1* N阵列波导光栅AWG（15）连接，光栅的N个出口分别连接N个第一相位调制器PM (16)，经PM调制后又与第一幅度调制器AM（17）连接，调制结束后，通过第二阵列波导光栅AWG（18）复用后，连接到耦合器（30）上端口；第一干涉仪滤波器（13）的下端又与第二干涉仪滤波器（14）相连，第二干涉仪滤波器（14）的上端出口的输出经第三1* N阵列波导光栅AWG（19）解复用后进行第二相位调制器PM调制（20）和第二幅度调制器AM调制（21），调制结束后经第四1* N阵列波导光栅AWG（22）复合，第四1* N阵列波导光栅AWG（22）的输出口与耦合器（30）中端口连接；第二干涉仪滤波器（14）的下端出口的输出同样经第五1* N阵列波导光栅AWG（23）解复用后进行第三相位调制器PM调制（24）和第三幅度调制器AM调制（25），调制结束后经第六1* N阵列波导光栅AWG（26）复合，第六1* N阵列波导光栅AWG（26）的输出口与耦合器（30）下端口连接。耦合器（30）通过第一反馈光纤（32）与远端节点RN连接。第二反馈光纤（33）与1*3N阵列波导光栅（35）相连，最终连接第一上行信号接收机（27）。
参见图3，所述远端结点RN（2）包括1个掺铒光纤放大器EDFA、3*N个第一光电二极管（45）、3*N个第一光开关（44）、3*N个分光器（46）、1个光环形器（39）、1个光耦合器（38）、3个N*N阵列波导光栅AWG（43）、3个第七1*N阵列波导光栅AWG（47），其中由3个控制器（40，41，42）分别由1个N*N阵列波导光栅AWG（43）、1个第七1*N阵列波导光栅AWG（47）、N个第一光开关（44）连接组成。正常情况下，第一反馈光纤（32）经光放大器（31）与环形器（39）连接，接着连接到光耦合器（38）的输入端口，光耦合器（38）的第一、第二、第三3个输出端口与第一个控制器（40）、第二个控制器（41）、第三个控制器（42）相接 。在控制器中，N*N阵列波导光栅AWG（43）的1端口作为输入端与耦合器（38）输出口相连，N个输出口与第一光开关（44）、分光器（46）串行连接，分光器的第一输出端口作为控制模块的输出口，连接分布光纤（48）。
参见图4，图5，图6，所述的光网络单元组由N个ONU组成，每个ONU包括1个光电二极管、1个光开关、1个分光器、1个粗波分复用器（C/W）、1个光滤波器、1个反射再调制模块（R-SOA）、1个光幅度接收机、1个光相位接收机。正常情况下，在光网络单元组1（3）中分布光纤（48）与分光器（49）相接，后连接到第二光开关（52）接着连接第一粗波分复用器C/W（54），又连接至光滤波器FL（55），滤波器FL（55）第一输出口与光幅度接收机（58）相连，第二输出端口接反射再调制模块（R-SOA）（62），第三输出端口连接光相位接收机（64）。在光网络单元组2（4）中，分布光纤（48）与分光器（49）相接，后连接到第二光开关（52）接着连接第一粗波分复用器C/W（54），又连接至光滤波器FL（55），滤波器FL（55）第一输出口与光相位接收机（66）相连，第二输出端口连接光幅度接收机（68），第三输出端口连接反射再调制模块（R-SOA）（70）。在光网络单元组3（5）中，分布光纤（48）与分光器（49）相接，后连接到第二光开关（52）接着连接第一粗波分复用器C/W（54），又连接至光滤波器FL（55），滤波器FL（55）第一输出口与反射再调制模块（R-SOA）（72），第二输出端口连接光幅度接收机（74），第三输出端口连接光相位接收机（76）相连。
实施例二：
参见图2，图3，图4所示系统，实现波分复用无源光网络实现波长再利用和保护功能的具体方法是：在正常模式下，下行传输时，多频激光器（10）同时发射出N 个波长注入到马赫-曾德尔调制器（11）中，同时本地射频信号发生器（12）产生正弦射频信号用来驱动该调制器后，调制产生的N 个SCM信号传输至第一干涉仪滤波器（13），分离出主载波和双边带子载波，N 个光主载波经第一1* N阵列波导光栅AWG（15）解复用后先经第一相位调制器PM(16)调制，调制光网络单元组2的下行信号，后经第一幅度调制器AM（17）调制，用于调制光网络单元组1的广播信号，调制结束后N个载有信息的主载波经第二阵列波导光栅AWG（18）复用。同理双边带子载波经过第二干涉仪滤波器IL（14）后，分为两路N个单边带子载波，N个上边带子载波经第三1* N阵列波导光栅AWG（19）解复用后先经第二相位调制器PM调制(20)，用于调制光网络单元组3的下行信号，后经第二幅度调制器AM调制（21），用于调制光网络单元组2的广播信号，调制结束后N个载有信息的上边带子载波经第四阵列波导光栅AWG（22）复合；N个下边带子载波经第五1* N阵列波导光栅AWG（23）解复用后先经第三相位调制器PM调制(24)，用于调制光网络单元组1的下行信号，后经第三幅度调制器AM（25），用于调制光网络单元组3的广播信号，调制结束后N个载有信息的上边带子载波经第六1* N阵列波导光栅AWG（26）复合。复合后的主载波、上边带子载波、下边带子载波经过耦合器（30）耦合，耦合器（30）直接与远端节点（2）通过第一反馈光纤（32）连接。光信号进入远端结点RN（2）经光放大器（31）、环形器（39）后由光耦合器（38）分为3组，分别进入第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块。在控制模块中，含N个波长的光信号经N*N的1端口进入，N个频率光波分别从1至N出口输出，经第一光开关（44）、分光器（46）后进入分布光纤（48）。光信号进入光网络单元组后，在光网络单元组1中光波经分光器（49）、第二光开关（52）、第一粗波分复用器（54）、光滤波器（55）后，主载波和上、下边带子载波被滤出，主载波被幅度解调后作为广播信号接收（58），上边带子载波被R-SOA调制作为上行信号 ，下边带子载波被相位解调后作为下行信号被接收机接收（64）。在光网络单元组2中，光波经过类似路径后主载波被相位解调后作为下行信号接收机接收（66），上边带子载波被幅度解调后作为广播信号接收机接收（68），下边带子载波被R-SOA调制作为上行信号。在光网络单元组3中，光波同样经过类似路径后主载波被R-SOA调制作为上行信号，上边带子载波被相位解调后作为下行信号接收机接收（74），下边带子载波被幅度解调后作为广播信号被接收机接收（76）。ONU（6）所产生的上行信号经反射通过光滤波器（55），第一粗波分复用器（54），第二光开关（52），分光器（49），分布光纤（48），进入RN（2），经过N*N阵列波导光栅AWG（43）解复用后，输入到光耦合器（38）中。三组上行信号进行耦合后输入当光环形器（39），经过分布光纤（33）进入OLT（1），在1*3N阵列波导光栅（35）的作用下各载波分离，由第一上行信号接收机（27）、第二上行信号接收机（28）、第三上行信号接收机（29）接收。
实施例三：
参见图8，当分布光纤（48）出现故障，第一光电检测管（45），第二光电检测器（50）检测到光信号变化，系统要进入保护模式，远端节点第一光开关（44）与光网络单元ONU（1）（6）中的第二光开关（52）进行切换，波长
Figure 2013101373828100002DEST_PATH_IMAGE011
经第一光开关（44）经过第七1*N阵列波导光栅AWG（47）的1端口进入N*N阵列波导光栅AWG（43）的N/2+1入口，接着从N*N阵列波导光栅AWG（43）的N/2+1出口输出与波长
Figure 219759DEST_PATH_IMAGE012
一起进入ONU（N/2+1）, 进入ONU（N/2+1）后，通过粗波分复用器将与分离，
Figure 796551DEST_PATH_IMAGE014
进入ONU（1），
Figure DEST_PATH_IMAGE015
进入ONU（N/2+1），下行信号分别被接收。ONU（1）的上行信号波长经过第二光开关（52）进入第二粗波分复用器（56），与
Figure 955055DEST_PATH_IMAGE007
复用后从N*N阵列波导光栅AWG（43）的N/2+1出口输入，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
 从N*N阵列波导光栅AWG（43）的1入口输出，从N*N阵列波导光栅AWG（43）的N/2+1入口输出，再经过第七1*N阵列波导光栅AWG（47）的1输入端口输出，进入N*N阵列波导光栅AWG（43）的1输出口输入。3组光网络单元的上行信号波长分别为各主载波和上、下边带子载波（）进入远端节点RN（2）后通过光耦合器（38）耦合后，进入环形器（39），输入第二反馈光纤（33），经第二反馈光纤（33）进入OLT（1）。通过1*3N阵列波导光栅（35）将主载波和上、下边带子载波分离，解复用后的单个波长通过第一上行信号接收机（27）进行接收，得到上行信息。

Claims (3)

1.一种波分复用无源光网络实现波长再利用和保护功能的系统，由光线路终端OLT（1）通过2根单模光纤连接1个远端结点RN（2），远端结点RN（2）通过分布光纤连接3个光网络单元组（3，4，5），每个光网络单元组包含N个光网络单元ONU（6，7）；其特征在于：
1）所述的光线路终端OLT（1）是由一个多频激光器（10）连接到到一个马赫-曾德尔调制器（11），同时一个本地射频信号发生器（12）连接到该马赫-曾德尔调制器（11），马赫-曾德尔调制器（11）的输出连接至一个第一干涉仪滤波器（13），第一干涉仪滤波器（13）上端出口与一个第一1* N阵列波导光栅AWG（15）的入口相连，第一1* N阵列波导光栅AWG（15）的N个出口分别连接N个第一相位调制器PM (16)，经相位调制后又分别与N个第一幅度调制器AM（17）连接，接着各幅度调制器AM(17)分别连接到一个第二阵列波导光栅AWG（18）的输入口，该阵列波导光栅AWG(18)的输出口连接到一个耦合器（30）的第一端入口；所述第一干涉仪滤波器（13）的下端与一个第二干涉仪滤波器（14）的入口相连，该第二干涉仪滤波器（14）的上端出口的连接至一个第三1* N阵列波导光栅AWG（19），该阵列波导光栅AWG(19)的各输出口分别连接N个第二相位调制器PM（20），该第二相位调制器PM(20)又分别与N个第二幅度调制器AM（21）相连，该第二幅度调制器AM(21)连接至一个第四1* N阵列波导光栅AWG（22），该第四1*N阵列波导光栅AWG（22）的输出口与所述耦合器（30）第二输入口连接；所述第二干涉仪滤波器（14）的下端出口连接至一个第五1* N阵列波导光栅AWG（23），该第五1*N阵列波导光栅AWG(23)的各输出口分别连接了N个第三相位调制器PM（24），该N个第三相位调制器PM（24）分别连接至N个第三幅度调制器AM（25），该第三幅度调制器AM（25）连接至一个第六1* N阵列波导光栅AWG（26），该第六1* N阵列波导光栅AWG（26）的输出口与所述耦合器（30）第三输入口连接；所述耦合器（30）的输出口通过一条第一反馈光纤（32）与所述远端节点RN（2）连接；一条第二反馈光纤（33）与一个1*3N阵列波导光栅（35）输入端相连，该1*3N阵列波导光栅AWG（35）的输出端连接N个第一上行信号接收机（27）、N个第二上行信号接收机（28）与N个第三上行信号接收机（29）；
2）所述第一反馈光纤（32）与所述远端节点RN（2）中的一个掺铒光纤光放大器EDFA（31）相连；所述远端节点RN（2）是所述掺铒光纤放大器EDFA输出端与一个环形器（39）连接，该环形器（39）接着连接到一个光耦合器（38），该光耦合器（38）的第一、第二、第三3个输出端口分别与一个第一控制模块（40）、一个第二控制模块（41）和一个第三控制模块（42）相接；在每个控制模块（40、41、42）中：各有一个N*N阵列波导光栅AWG（43），该N*N阵列波导光栅AWG（43）的1端口与光耦合器（38）输出端口相连，N*N阵列波导光栅AWG 的N个输出口与N个第一光开关（44）、N个分光器1（46）串行连接。该N个分光器1（46）的第一输出口作为控制模块（40、41、42）的输出口，分别连接N条分布光纤（48）；所述N个分光器（46）的第二输出口分别与N个光电二极管（45）相连；        
    3）所述三个光网络单元组（3、4、5）各由N个ONU组成，每个ONU包括1个光电二极管、1个光开关、1个分光器、1个粗波分复用器（C/W）、1个光滤波器(FL)、1个反射再调制模块R-SOA、1个光相位接收机、1个光幅度接收机。正常情况下，在光网络单元组1（3）中：一条分布光纤（48）与一个分光器2（49）相接，然后连接到第二光开关（52）接着连接一个第一粗波分复用器C/W（54），继而连接至一个光滤波器FL（55），该光滤波器FL（55）第一输出口与一个光幅度接收机（58）相连，第二输出端口接一个反射再调制模块R-SOA（62），第三输出端口连接一个光相位接收机（64）；在光网络单元组2（4）中，另一条分布光纤（48）与另一个分光器2（49）相接，后连接到另一个第二光开关（52）接着连接另一个第一粗波分复用器C/W（54），继而连接至另一个光滤波器FL（55），该滤波器FL（55）第一输出口与另一个光相位接收机（66）相连，第二输出端口连接另一个光幅度接收机（68），第三输出端口连接另一个反射再调制模块R-SOA（70）；在光网络单元组3（5）中，第三条分布光纤（48）与第三个分光器2（49）相接，后连接到第三个第二光开关（52）接着连接第三个第一粗波分复用器C/W（54），又连接至第三个光滤波器FL（55），该光滤波器FL（55）第一输出口与第三个反射再调制模块R-SOA（72），第二输出端口连接第三个光幅度接收机（74），第三输出端口连接第三个光相位接收机（76）相连；所述反射再调制模块R-SOA（60、70、72）是其输入口为一个光耦合器OC（34）的输入口，该耦合器OC（34）的第一输出口与一个二极管光放大器SOA（36）相连，该二极管光放大器SOA（36）与一个幅度调制器AM（78）相连，该幅度调制器AM（78）与一个单向器Isolator（37）相连，该单向器Isolator（37）又与所述耦合器（34）的第二输出口相连。
2.一种波分复用无源光网络实现波长的再利用和保护功能的方法，采用根据权利要求1所述的波分复用无源光网络实现波长再利用和保护功能的系统进行操作，其特征在于：在正常模式下，下行传输时，多频激光器（10）同时发射出N 个波长注入到马赫-曾德尔调制器（11）中，同时本地射频信号发生器（12）产生正弦射频信号用来驱动该调制器后，调制产生的N 个SCM信号传输至第一干涉仪滤波器（13），分离出主载波和双边带子载波，N 个光主载波经第一1* N阵列波导光栅AWG（15）解复用后先经第一相位调制器PM(16)调制，调制光网络单元组2的下行信号，后经第一幅度调制器AM（17）调制，用于调制光网络单元组1的广播信号，调制结束后N个载有信息的主载波经第二阵列波导光栅AWG（18）复用。同理双边带子载波经过第二干涉仪滤波器IL（14）后，分为两路N个单边带子载波，N个上边带子载波经第三1* N阵列波导光栅AWG（19）解复用后先经第二相位调制器PM调制(20)，用于调制光网络单元组3的下行信号，后经第二幅度调制器AM调制（21），用于调制光网络单元组2的广播信号，调制结束后N个载有信息的上边带子载波经第四阵列波导光栅AWG（22）复合；N个下边带子载波经第五1* N阵列波导光栅AWG（23）解复用后先经第三相位调制器PM调制(24)，用于调制光网络单元组1的下行信号，后经第三幅度调制器AM（25），用于调制光网络单元组3的广播信号，调制结束后N个载有信息的上边带子载波经第六1* N阵列波导光栅AWG（26）复合。复合后的主载波、上边带子载波、下边带子载波经过耦合器（30）耦合，耦合器（30）直接与远端节点（2）通过第一反馈光纤（32）连接。光信号进入远端结点RN（2）经光放大器（31）、环形器（39）后由光耦合器（38）分为3光网络单元组，分别进入第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块。在控制模块中，含N个波长的光信号经N*N的1端口进入，N个频率光波分别从1至N出口输出，经第一光开关（44）、分光器（46）后进入分布光纤（48）。光信号进入光网络单元组后，在光网络单元组1中光波经分光器（49）、第二光开关（52）、第一粗波分复用器（54）、光滤波器（55）后，主载波和上、下边带子载波被滤出，主载波被幅度解调后作为广播信号接收（58），上边带子载波被R-SOA调制作为上行信号 ，下边带子载波被相位解调后作为下行信号被接收机接收（64）。在光网络单元组2中，光波经过类似路径后主载波被相位解调后作为下行信号接收机接收（66），上边带子载波被幅度解调后作为广播信号接收机接收（68），下边带子载波被R-SOA调制作为上行信号。在光网络单元组3中，光波同样经过类似路径后主载波被R-SOA调制作为上行信号，上边带子载波被相位解调后作为下行信号接收机接收（74），下边带子载波被幅度解调后作为广播信号被接收机接收（76）。ONU（6）所产生的上行信号经反射通过光滤波器（55），第一粗波分复用器（54），第二光开关（52），分光器（49），分布光纤（48），进入RN（2），经过N*N阵列波导光栅AWG（43）解复用后，输入到光耦合器（38）中。三组上行信号进行耦合后输入当光环形器（39），经过分布光纤（33）进入OLT（1），在1*3N阵列波导光栅（35）的作用下各载波分离，由第一上行信号接收机（27）、第二上行信号接收机（28）、第三上行信号接收机（29）接收。
3.根据权利要求2所述的波分复用无源光网络实现波长再利用和保护功能的方法，其特征在于：当分布光纤（48）出现故障，第一光电检测管（45）、第二光电检测管（50）检测到光信号变化，系统要进入保护模式，远端节点第一光开关（44）与光网络单元ONU（1）（6）中的第二光开关（52）进行切换，波长                                                
Figure 2013101373828100001DEST_PATH_IMAGE001
经第一光开关（44）经过第七1*N阵列波导光栅AWG（47）的1端口进入N*N阵列波导光栅AWG（43）的N/2+1入口，接着从N*N阵列波导光栅AWG（43）的N/2+1出口输出与波长
Figure 802714DEST_PATH_IMAGE002
一起进入ONU（N/2+1）（7）, 进入ONU（N/2+1）后，通过粗波分复用器（55）将
Figure 2013101373828100001DEST_PATH_IMAGE003
与
Figure 814663DEST_PATH_IMAGE004
分离，
Figure 2013101373828100001DEST_PATH_IMAGE005
进入ONU（1），
Figure 545859DEST_PATH_IMAGE006
进入ONU（N/2+1），下行信号分别被接收。ONU（1）的上行信号波长
Figure 2013101373828100001DEST_PATH_IMAGE007
经过第二光开关（52）进入第二粗波分复用器C/W（56），与
Figure 2013101373828100001DEST_PATH_IMAGE009
复用后从N*N阵列波导光栅AWG（43）的N/2+1出口输入，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
 从N*N阵列波导光栅AWG（43）的1入口输出，从N*N阵列波导光栅AWG（43）的N/2+1入口输出，再经过第七1*N阵列波导光栅AWG（47）的1输入端口输出，进入N*N阵列波导光栅AWG（43）的1输出口输入，再由N*N阵列波导光栅AWG（43）的1输入口输出。3组光网络单元的上行信号波长分别为各主载波和上、下边带子载波（
Figure DEST_PATH_IMAGE013
），各载波进入远端节点RN（2）后通过光耦合器（38）耦合后，进入环形器（39），输入到第二反馈光纤（33）。经第二反馈光纤（33）进入OLT（1），通过1*3N阵列波导光栅（35）对载波行解复用，解复用后的单个波长由第一上行信号接收机（27）、第二上行信号接收机（28）、第三上行信号接收机（29）接收，得到上行信息。
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