CN108600872A

CN108600872A - Udwdm-pon下行网络传输系统

Info

Publication number: CN108600872A
Application number: CN201810184667.XA
Authority: CN
Inventors: 罗鸣; 李响
Original assignee: Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd
Current assignee: Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: CN108600872B

Abstract

本发明公开了一种UDWDM‑PON下行网络传输系统，涉及光通信的接入网领域。该系统的OLT的光信号发射端的数量至少为500，OLT用于：设定相邻光信号的波长间隔，根据波分复用器的波长通道数量对所有光信号发射端发射的所有光信号进行分组；将每组光信号各发送至1台光耦合器；将所有光耦合器耦合后的所有光信号分为2组，将2组光信号分别发送至1台波分复用器；波分复用器用于：将接收的所有光信号复用为1路波分复用信号、并发送至波分复用光耦合器；波分复用光耦合器用于：将接收的所有波分复用信号耦合为UDWDM‑PON下行信号。大幅度提高下行接入信号的容量和用户数量，进而满足了千户万兆无源光接入容量的需求。

Description

UDWDM-PON下行网络传输系统

技术领域

本发明涉及光通信的接入网领域，具体涉及一种UDWDM-PON(Ultra DenseWavelength-Division Multiplexer-Passive Optical Network，超密集波分复用无源光纤网络)下行网络传输系统。

背景技术

21世纪是一个高度信息化的时代，信息的传输、处理和存储将要求空前的规模和速度，达到太比特(1Tb/s)量级。近年来，随着社会信息化程度的不断提升，尤其是基于IP的数据业务呈爆炸式增长，对于信息传输的基础(光纤骨干传输网)来说，单信道传输速率从40Gbit/s提高至100Gbit/s甚至1Tbit/s已经成为必然趋势。

随着中、长距离骨干网的传输容量越来越大，接入网也承受了越来越大的压力。传统的无源光网络接入技术受限于技术、器件和成本等因素，其传输容量和性能已经越来越无法满足用户对通讯带宽日益加速的增长需求且提升潜力非常有限，因此，传统的无源光网络已经成为了制约整个光通信网络承载能力的瓶颈。

目前，我国的“宽带中国”战略中提到：2020年我国城市宽带平均接入速率应达到50Mb/s，农村宽带用户平均接入速率应达到10Mb/s，而且100％的行政村都必须实现双向光纤宽带接入。越来越多新的业务类型和特性对无源光网络的传输容量和距离都提出了严峻的挑战；而对传输性能要求的提升，又带来了部署成本上升的挑战。因此，业界亟待新的架构和技术导入以实现接入网传输性能和容量的革命性提升，同时又实现成本可控的目标。

为了实现上述目标，在接入网领域利用长距离骨干网中已经成熟的相干接收技术和WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)技术，逐渐形成了以相干WDM-PON(Passive Optical Network，无源光纤网络)为代表的新系统架构。随着10Gb/s速率的PM-QPSK(Polarization-multiplexed Quadrature Phase Shift Keying，偏振复用正交相移键控)低速相干调制与接收模块技术的日趋成熟，使得在C波段(频率从191.250THz-196.250THz的一段光频带)实现1000个接入波长、单个接入波长速率达到万兆以太网速率(10Gb/s)的千户万兆无源光接入下行系统的实现成为可能。

但是，千户万兆无源光接入容量的要求为：复用的波长数量达到1000个，单个波长间的最小间隔条件仅为5GHz左右。但是，传统的ODN(Optical Distribution Network，光分配网络)难以实现上述要求，其原因为：

传统的单波长无源光网络的ODN架构中，是以光功率分配器作为光分路器件，若要千户万兆的接入要求，则需要1：1000的光功率分配器；而1：1000的光功率分配器的理论损耗就有30dB，30dB的损耗会极大的降低接收灵敏度，还会大幅度提高成本，这在实际中是完全不现实的。

传统的UDWM-PON的ODN架构中，仅使用一个信道间隔最小为25GHz的波分复用器作为光分路器件，通过25GHz的波分复用器，基本无法对1000个波长间隔为5GHz的独立信道进行波分复用与解复用。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何大幅度提高下行接入信号的容量和用户数量(即ONU数量)，本发明能够满足千户万兆无源光接入容量的需求。

为达到以上目的，本发明提供的UDWDM-PON下行网络传输系统，包括OLT、ODN和ONU，OLT的光信号发射端的数量至少为500，OLT包括光信号发射端、光耦合器、波分复用光耦合器以及2台波分复用器；

OLT用于：设定相邻光信号的波长间隔，根据波分复用器的波长通道数量对所有光信号发射端发射的所有光信号进行分组；将每组光信号各发送至1台光耦合器；将所有光耦合器耦合后的所有光信号分为2组，将2组光信号分别发送至1台波分复用器；

光耦合器用于：将接收的所有光信号耦合为1路光信号；

波分复用器用于：将接收的所有光信号复用为1路波分复用信号、并发送至波分复用光耦合器；

波分复用光耦合器用于：将接收的所有波分复用信号耦合为UDWDM-PON下行信号、并通过ODN分波后发送至ONU。

在上述技术方案的基础上，所述OLT设定相邻光信号的波长间隔，根据波分复用器的波长通道数量对所有光信号发射端发射的所有光信号进行分组的流程为：设定所有光信号的波长间隔相同，对所有光信号进行连续编号，将编号相连的光信号分为1组，所有光信号的分组数量为波分复用器的波长通道数量的2倍。

在上述技术方案的基础上，所述OLT将所有光耦合器耦合后的所有光信号分为2组的流程为：对所有光信号进行编号，将所有编号为奇数的光信号分为1组，将所有编号为偶数的光信号分为1组。

在上述技术方案的基础上，ODN包括与OLT的波分复用光耦合器对应的波分复用光分路器、与OLT的光耦合器对应的光分路器、以及2台与OLT的波分复用器对应的波分解复用器；

波分复用光分路器用于：将OLT的波分复用光耦合器发送的UDWDM-PON下行信号，分为2路光信号，将2路光信号各发送至1台波分解复用器；

波分解复用器用于：将接收的光信号解复用为若干路解复用信号，解复用信号的数量与波分解复用器的解复用通道的数量相同；将每路解复用信号各发送至1台光分路器；

光分路器用于：将接收的1路解复用信号分为若干组光信号，将每组光信号各传输至1台ONU；

ONU用于：在接收的1组光信号中，确定并恢复需要的光信号。

在上述技术方案的基础上，所述ONU具体用于：将LO的中心波长，调整至与需要的光信号的中心波长一致，将其他光信号通过数字滤波器滤除后，得到需要的光信号。

在上述技术方案的基础上，所述OLT包括1000个独立的10Gb/s净速率PM-QPSK光信号发射端，2台波长通道数量为100、波长通道间隔为50GHz的波分复用器，200台1:5的光耦合器，以及1台2合1的波分复用光耦合器。

在上述技术方案的基础上，所述ODN包括1台1分2的波分复用光分路器，2台解复用通道数量为100，相邻通道间隔为50GHz的波分解复用器，以及200台1分5的光分路器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

与现有技术中单独使用光功率分配器或波分复用器相比，本发明将光功率分配器件(光耦合器和光分路器)和波分复用器件(波分复用器和波分解复用器)混合使用，以此来显著提高下行接入信号的容量和用户数都大大提高(总接入容量达到10Tbit/s、总用户数达到1000户),进而满足了千户万兆无源光接入容量的需求。

进一步，与现有技术中理论损耗就有30dB的光功率分配器相比，本发明的光功率分配器件和波分复用器件都是非常低成本的成熟商用器件，光功率分配器件所造成链路损耗理论上仅为15dB(1:2光功率分配器件损耗3dB、100通道波分复用器件损耗5dB、1:5光功率分配器件损耗7dB)；因此，本发明不仅能够极大的提高接收灵敏度，而且显著降低了成本，对于千户万兆网络架构而言，非常适于推广。

附图说明

图1为本发明实施例中UDWDM-PON下行网络传输系统的网络架构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例中的UDWDM-PON下行网络传输系统，包括OLT(opticalline terminal，光线路终端)、ODN和ONU(Optical Network Unit，光网络单元)，OLT的光信号发射端的数量至少为500。

OLT包括光耦合器、波分复用光耦合器以及2台波分复用器。

OLT用于：根据波分复用器的波长通道数量和波长通道间隔，设定相邻光信号的波长间隔、并对所有光信号发射端发射的所有光信号进行分组；将每组内的所有光信号各发送至1台光耦合器；将所有光耦合器耦合后的所有光信号分为2组，将2组光信号分别发送至1台波分复用器。

OLT根据波分复用器的波长通道数量和波长通道间隔，设定相邻光信号的波长间隔、并对所有光信号进行分组的流程为：设定所有光信号的波长间隔相同，对所有光信号进行连续编号，将编号相连的光信号分为一组，所有光信号的分组数量为波分复用器的波长通道数量的2倍。

OLT将所有光耦合器耦合后的所有光信号分为2组的流程为：对所有光信号进行编号，将所有编号为奇数的光信号分为1组，将所有编号为偶数的光信号分为1组。

光耦合器用于：将接收的所有光信号耦合为1路光信号。

波分复用器用于：将接收的所有光信号复用为1路波分复用信号、并发送至波分复用光耦合器。

ODN包括与OLT的波分复用光耦合器对应的波分复用光分路器、与OLT的光耦合器对应的光分路器、以及2台与OLT的波分复用器对应的波分解复用器。

波分复用光分路器用于：将OLT的波分复用光耦合器发送的UDWDM-PON下行信号，分为2路光信号，将2路光信号各发送至1台波分解复用器。

波分解复用器用于：将接收的光信号解复用为若干路解复用信号，解复用信号的数量与波分解复用器的解复用通道的数量相同；将每路解复用信号各发送至1台光分路器。

光分路器用于：将接收的1路解复用信号分为若干组光信号，将每组光信号各传输至1台ONU。

ONU用于：在接收的1组光信号中，确定并恢复需要的光信号。

ONU具体用于：将LO(本地振荡光源)的中心波长，调整至与需要的光信号的中心波长一致，将其他光信号(即不用的其他边带信号，也就是接收的光信号组中除需要的光信号之外的所有光信号)通过数字滤波器滤除后，得到需要的光信号。

下面通过1个实施例具体说明本发明的UDWDM-PON下行网络传输系统。

参见图1所示，本发明实施例中的OLT拥有1000个独立的10Gb/s净速率PM-QPSK光信号发射端(编号为OLT_TX1、OLT_TX2、……至OLT-TX1000)，OLT包括2台波长通道数量为100、波长通道间隔为50GHz的波分复用器(波分复用器W1和W2)，200台1:5的光耦合器、以及1台2合1的波分复用光耦合器。

设定1000个PM-QPSK光信号分别为λ1＝191.265THz、λ2＝191.270THz、λ3＝191.275THz、……λ999＝196.255THz、λ1000＝196.260THz。

OLT设定相邻的PM-QPSK光信号的中心波长间隔为5GHz，将中心波长相距最近的5个PM-QPSK光信号编为1组(即λ1至λ5为1组、λ6至λ10为1组、……、λ996至λ1000为1组)。将每1组PM-QPSK光信号通过1台1:5光耦合器耦光信号合为1路光信号，将λ1至λ5耦合的一路编为C1路，将λ6至λ10耦合的一路编为C2路……将λ991至λ995耦合的一路编为C199路，将λ996至λ1000耦合的一路编为C200路。将C1至C200这200路光信号，分为奇偶两组，即C1、C3、C5、……、C197、C199为奇数组；C2、C4、C6、……、C198、C200为偶数组。

将奇数组的100路光信号通过波分复用器W1的100路波长通道耦合为1路500波的波分复用信号，波分复用器W1的100路波长通道的中心波长分别为λ3＝191.275THz、λ13＝191.325THz、λ23＝191.375THz、……、λ983＝196.175THz、λ993＝196.225THz，相邻通道间隔为50GHz。将偶数组的100路光信号通过波分复用器W2耦合为另1路500波波复用信号，波分复用器W2的100路波长通道的中心波长分别为λ8＝191.300THz、λ18＝191.350THz、λ28＝191.400THz、……、λ988＝196.200THz、λ998＝196.250THz，相邻通道间隔也为50GHz。

此外，波分复用器W1和W2的每个波长通道均有至少25GHz的平坦带宽，用以保证每个波长通道中的5个波长间隔为5GHz的独立PM-QPSK光信号之间的功率平坦。

将两路500波波分复用信号通过1台2合1的波分复用光耦合器耦合为1000波PM-QPSK超密集波分复用(UDWDM)信号，即千户万兆UDWDM-PON下行信号。

ODN包括1台1分2的波分复用光分路器，2台解复用通道数量为100，相邻通道间隔为50GHz的波分解复用器，以及200台1分5的光分路器。

UDWDM-PON下行光信号经过一段距离的光纤链路传输后，输入ODN中的1台1分2的波分复用光分路器，进而分为完全相同的2路光信号。将2路光信号分别输入2台解复用通道数量为100的波分解复用器WD1和WD2。波分解复用器WD1的100路解复用通道的中心波长分别为λ3＝191.275THz、λ13＝191.325THz、λ23＝191.375THz、……、λ983＝196.175THz、λ993＝196.225THz，相邻通道间隔为50GHz。波分解复用器WD2的100路解复用通道的中心波长分别为λ8＝191.300THz、λ18＝191.350THz、λ28＝191.400THz、……、λ988＝196.200THz、λ998＝196.250THz，相邻通道间隔也为50GHz。

波分解复用器WD1和WD2共有200路解复用通道，每路解复用通道对应1路解复用信号，每路解复用信号各通过1台1分5的光分路器分为相同的5路光信号，每路光信号中有5个间隔为5GHz的PM-QPSK光信号。这样最终成为1000路光信号。这1000路光信号分别经过最后一小段光纤传输链路，输入1000个分布在不同地点的ONU(ONU1～1000)。

每个ONU的接收端都可以接收到5个间隔为5GHz的PM-QPSK光信号，其中必然有1路ONU需要的光信号。由于ONU采用相干接收的方式，因此只要将ONU端LO的中心波长，调整至与ONU需要的PM-QPSK信号的中心波长一致，并且在之后数字信号处理过程中，将不用的其它边带信号通过数字滤波器滤除，就可以接收并恢复ONU需要的光信号。

进一步，本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种UDWDM-PON下行网络传输系统，包括OLT、ODN和ONU，其特征在于：OLT的光信号发射端的数量至少为500，OLT包括光信号发射端、光耦合器、波分复用光耦合器以及2台波分复用器；

光耦合器用于：将接收的所有光信号耦合为1路光信号；

2.如权利要求1所述的UDWDM-PON下行网络传输系统，其特征在于：所述OLT设定相邻光信号的波长间隔，根据波分复用器的波长通道数量对所有光信号发射端发射的所有光信号进行分组的流程为：设定所有光信号的波长间隔相同，对所有光信号进行连续编号，将编号相连的光信号分为1组，所有光信号的分组数量为波分复用器的波长通道数量的2倍。

3.如权利要求1所述的UDWDM-PON下行网络传输系统，其特征在于：所述OLT将所有光耦合器耦合后的所有光信号分为2组的流程为：对所有光信号进行编号，将所有编号为奇数的光信号分为1组，将所有编号为偶数的光信号分为1组。

4.如权利要求1所述的UDWDM-PON下行网络传输系统，其特征在于：ODN包括与OLT的波分复用光耦合器对应的波分复用光分路器、与OLT的光耦合器对应的光分路器、以及2台与OLT的波分复用器对应的波分解复用器；

ONU用于：在接收的1组光信号中，确定并恢复需要的光信号。

5.如权利要求4所述的UDWDM-PON下行网络传输系统，其特征在于：所述ONU具体用于：将LO的中心波长，调整至与需要的光信号的中心波长一致，将其他光信号通过数字滤波器滤除后，得到需要的光信号。

6.如权利要求1所述的UDWDM-PON下行网络传输系统，其特征在于：所述OLT包括1000个独立的10Gb/s净速率PM-QPSK光信号发射端，2台波长通道数量为100、波长通道间隔为50GHz的波分复用器，200台1:5的光耦合器，以及1台2合1的波分复用光耦合器。

7.如权利要求6所述的UDWDM-PON下行网络传输系统，其特征在于：所述ODN包括1台1分2的波分复用光分路器，2台解复用通道数量为100，相邻通道间隔为50GHz的波分解复用器，以及200台1分5的光分路器。