CN112564808A - 相干无源光网络中上行突发模式传输系统、设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种相干无源光网络中上行突发模式传输系统、设备及方法，涉及光通信技术领域，包括OLT设备，其包括OLT发送端，OLT发送端用于发送多路下行光信号；光分配网络，其用于接收并分配多路下行光信号；ONU设备，其包括数量与下行光信号对应的多个ONU单元，每个ONU单元用于接收一路经光分配网络分配的下行光信号，每个ONU单元还用于向光分配网络发送上行光信号；OLT设备还包括OLT接收端，OLT接收端包括一OLT端相干接收机和一多波长光源，多波长光源被配置为可同时输出与所有上行光信号的中心波长一致的光源信号至OLT端相干接收机，以使OLT端相干接收机可对任意一路上行光信号进行相干接收。本发明结构简单，成本较低，可实现上行突发模式的相干接收。

Description

相干无源光网络中上行突发模式传输系统、设备及方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种相干无源光网络中上行突发模式传输系统、设备及方法。
背景技术
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。
基于目前对宽带平均接入速率的需求，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。目前主流的相干WDM-PON由于成本原因依然采用的是下行广播模式，上行时分复用突发模式的点到多点系统架构，其架构如图1所示。在这种架构中，在光线路终端(OLT端)，N路WDM光信号作为下行光信号输入到光分配网络中，N个光信号的中心波长为λ1、λ2、λ3、…一直到λN。WDM光信号经过光分配网络后分别输入到N个光网络单元即ONU端。每一个ONU端都会接收下行的N路WDM光信号中的一路。由于系统采用相干接收技术，因此每个ONU端都会有一个与其接收的WDM光信道中心波长对应的本地振荡光源LO。为了节省ONU的成本，该LO光源同样会作为ONU端的上行光信号的调制光源。因此，系统的上行光信号在光谱上同样也是一个N路WDM光信号，N个光信号的中心波长同样为λ1、λ2、λ3、…一直到λN。
但是，由于OLT端一般来说只有一个相干接收机，并不能同时接收N路WDM光信号，因此上行光信号就必须采用基于时分复用的突发模式传输。也就是将上行光信号在时域上分为N个时隙的循环，第1个时隙只发送ONU1的上行光信号，其中心波长为λ1；第2个时隙发送ONU2的上行光信号，其中心波长为λ2；第3个时隙发送ONU3的上行光信号，其中心波长为λ3……，以此类推直到第N个时隙发送ONUN的上行光信号，其中心波长为λN。之后，开始下一个从ONU1到ONUN的循环。在这种模式可以使得OLT端仅使用一个接收机就可以接收N个ONU的上行光信号。
但是传统上这种类型的时分复用突发模式接收端不能使用相干接收模式，其原因在于相干接收模式下，OLT接收端需要一个中心波长与接收光信号完全一致的本地振荡光源，而根据之前的描述，该系统中上行光信号的中心波长是随着时隙不断变化的，即从λ1、λ2、λ3、…一直到λN，且这种变化的时隙持续时间非常短，一般只有毫秒级。经典的相干接收架构中的本振光源LO是一个单波长光源，这就意味着，在上面所描述的时分复用突发模式相干接收架构中的本振光源的中心波长必须与每一个接收时隙中所接收到的光信号中心波长完全相对应，也就是一个高速可调谐的光源，其波长的调谐速度应远小于接收到的时分复用突发模式光信号中不同中心波长光信号传输的每一个时隙的时间。目前主流的可调谐波长光源的调谐速度都在几百毫秒左右，根本不可能满足该突发模式相干接收系统的需求。而调谐速率小于毫秒级的光源即使可以被制造出来，短期内其成本也远超商业应用可以接受的范围。
另外一种可能的解决方案，是在OLT端配置与上行WDM光信号中波长数量相同的相干接收机，同时在每一个相干接收机中设置一个与对应的接收光信号中心波长相同的本振光源。也就是说，OLT相干接收端需要N个独立的相干接收机和N个不同波长的本振光源。然而这将大大增加系统的成本与复杂度，同样很难获得商用的机会。
因此，业界亟需一种新型的架构以实现基于突发模式时分复用的上行光信号的低成本相干接收。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明第一方面提供一种结构简单，成本较低，可实现上行突发模式的相干接收的相干无源光网络中上行突发模式传输系统。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种相干无源光网络中上行突发模式传输系统，包括；
OLT设备，其包括OLT发送端，所述OLT发送端用于发送多路下行光信号；
光分配网络，其用于接收并分配多路所述下行光信号；
ONU设备，其包括数量与所述下行光信号对应的多个ONU单元，每个所述ONU单元用于接收一路经所述光分配网络分配的下行光信号，且每个所述ONU单元还用于向所述光分配网络发送上行光信号；
所述OLT设备还包括OLT接收端，所述OLT接收端包括一OLT端相干接收机和一多波长光源，所述多波长光源被配置为可同时输出与所有所述上行光信号的中心波长一致的光源信号至所述OLT端相干接收机，以使所述OLT端相干接收机可对任意一路所述光分配网络传输的所述上行光信号进行相干接收。
一些实施例中，所述OLT发送端用于发送N路下行光信号，所述OLT端相干接收机用于接收N路上行光信号，所述多波长光源可同时输出N个与所有所述上行光信号的中心波长一致的光源信号，其中N为正整数。
一些实施例中，所述OLT端还包括一OLT端环形器，所述OLT端环形器被配置为：在发送所述下行光信号时，使所述OLT发送端与光分配网络相连，在接收所述上行光信号时，使所述光分配网络与OLT接收端相连。
一些实施例中，每个所述ONU单元均包括：
ONU端相干接收机，其用于接收一路所述下行光信号；
ONU发送端，其用于向所述光分配网络发送一路所述上行光信号；
ONU端振荡光源，其用于作为所述下行光信号的振荡光源，且还用于作为所述上行光信号的调制光源。
一些实施例中，每个所述ONU单元均包括一ONU端环形器，所述ONU端环形器被配置为：在接收所述下行光信号时，使所述光分配网络与ONU端相干接收机相连，在发送所述上行光信号时，使所述ONU发送端与光分配网络相连。
一些实施例中，所述多波长光源为光频梳产生装置或多个独立激光器的集成器件。
本发明第二方面提供一种结构简单，成本较低，可实现上行突发模式的相干接收的相干无源光网络中上行突发模式OLT设备。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种相干无源光网络中上行突发模式OLT设备，包括：
OLT发送端，其用于发送多路下行光信号至光分配网络；
OLT接收端，其包括一OLT端相干接收机和一多波长光源，所述多波长光源被配置为可同时输出与光分配网络传输的所有上行光信号的中心波长一致的光源信号至所述OLT端相干接收机，以使所述OLT端相干接收机可对任意一路所述上行光信号进行相干接收。
一些实施例中，所述OLT发送端用于发送N路下行光信号，所述OLT端相干接收机用于接收N路上行光信号，所述多波长光源可同时输出N个与所有所述上行光信号的中心波长一致的光源信号，其中N为正整数。
本发明第三方面提供一种结构简单，成本较低，可实现上行突发模式的相干接收的传输方法。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种利用上述相干无源光网络中上行突发模式传输系统的传输方法，该方法包括以下步骤：
OLT发送端发送多路下行光信号至光分配网络；
光分配网络接收并分配多路所述下行光信号至所有ONU单元；
每个ONU单元向所述光分配网络发送上行光信号；
利用多波长光源同时向所述OLT端相干接收机输出与所有所述上行光信号的中心波长一致的光源信号，以使所述OLT端相干接收机可对任意一路所述光分配网络传输的所述上行光信号进行相干接收。
一些实施例中，利用多波长光源同时向所述OLT端相干接收机输出与所有所述上行光信号的中心波长一致且波长数量相同的光源信号。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明中的相干无源光网络中上行突发模式传输系统，其将OLT端的相干接收架构中的单波长光源替换为一个多波长光源，这个多波长光源中的波长数量与所要接收的时分复用突发模式WDM光信号中的光信号波长数量相同，且中心波长也相同。该多波长光源，不需要实时调整波长，只需要同时输出所有波长的光源信号即可。因此，当系统中时分复用突发模式WDM光信号输入到相干接收机中时，无论此时接收到的光信号处于哪一个时隙，在多波长本振光源中都存在一个与该传输时隙中传输的光信号中心波长一致的光源波长，因此就可以无损的接收该时隙的光信号。本发明中的系统架构结构简单，成本很低，同时由于不需要波长调谐的过程，每一个传输时隙都可以被充分的利用，提升了上行链路的传输效率。
附图说明
图1为现有技术中主流相干WDM-PON下行广播模式，上行时分复用突发模式的系统架构示意图；
图2为本发明实施例中相干无源光网络中上行突发模式传输系统的架构示意图；
图3为本发明实施例中相干无源光网络中上行突发模式OLT设备的结构示意图；
图4为本发明实施例中传输方法的流程图。
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2所示，本发明实施例提供一种相干无源光网络中上行突发模式传输系统，其包括OLT设备、光分配网络和ONU设备。
其中，OLT设备包括OLT发送端，OLT发送端用于发送多路下行光信号。可以理解的是，可以根据实际需求来确定下行光信号的数量。
光分配网络用于接收并分配多路下行光信号。在本实施例中光分配网络主要是通过分光器来对多路下行光信号进行分配。
ONU设备包括数量与下行光信号对应的多个ONU单元，每个ONU单元用于接收一路经光分配网络分配的下行光信号，且每个ONU单元还用于向光分配网络发送上行光信号。
具体而言，每个ONU单元均包括ONU端相干接收机、ONU发送端和ONU端振荡光源，ONU单元以图2中的ONU1为例，即其包括ONU1相干接收机、ONU1相干发送端和光源1(λ1)。
ONU端相干接收机用于接收一路下行光信号，ONU发送端用于向光分配网络发送一路上行光信号。ONU端振荡光源用于作为下行光信号的振荡光源，且还用于作为上行光信号的调制光源(发送端光源)。
此外，每个ONU单元均包括一ONU端环形器，ONU端环形器被配置为：在接收下行光信号时，使光分配网络与ONU端相干接收机相连，在发送上行光信号时，使ONU发送端与光分配网络相连。
参见图2所示，在ONU设备中标识有1、2、3的为ONU端环形器，可以理解的是2和3相连表示光分配网络与ONU端相干接收机相连，1和2相连表示ONU发送端与光分配网络相连。
OLT设备还包括OLT接收端，OLT接收端包括一OLT端相干接收机和一多波长光源，多波长光源被配置为可同时输出与所有上行光信号的中心波长一致的光源信号至OLT端相干接收机，以使OLT端相干接收机可对任意一路光分配网络传输的上行光信号进行相干接收。
优选地，为了降低成本，可以让多波长光源中的波长数量与OLT端相干接收机所要接收的上行光信号中的波长数量相同。比如，OLT发送端用于发送N路下行光信号，OLT端相干接收机用于接收N路上行光信号，而多波长光源可同时输出N个与所有上行光信号的中心波长一致的光源信号，其中N为正整数。
此外，OLT端还包括一OLT端环形器，OLT端环形器被配置为：在发送下行光信号时，使OLT发送端与光分配网络相连，在接收上行光信号时，使光分配网络与OLT接收端相连。OLT端环形器与ONU端环形器原理类似，在此不再赘述。
下面以一个具体的例子来对本发明中的相干无源光网络中上行突发模式传输系统做出进一步说明：
相干无源光网络中上行突发模式传输系统采用的是下行广播模式，上行时分复用突发模式的点到多点系统架构。OLT设备(OLT端)10路WDM光信号作为下行光信号输入到光分配网络中。WDM光信号经过光分配网络后分别输入到10个ONU单元(ONU端，图中为ONU1、ONU2、……ONU10)。每一个ONU端都会接收下行的10路WDM光信号中的一路。由于系统采用相干接收技术，因此每个ONU端都会有一个与其接收的WDM光信道中心波长对应的本地振荡光源LO。该LO光源同样会作为ONU端的上行光信号的调制光源。
因此，系统的上行光信号在光谱上同样也是一个10路WDM光信号。上行信号在时域上分为10个时隙的循环，第1个时隙只发送ONU1的上行光信号，其中心波长为λ1；第2个时隙发送ONU2的上行光信号，其中心波长为λ2；第3个时隙发送ONU3的上行光信号，其中心波长为λ3……，以此类推直到第10个时隙发送ONU10的上行光信号，其中心波长为λ10。
之后，开始下一个从ONU1到ONU10的时隙循环。这种模式可以使得OLT端仅使用一个接收机就可以接收10个ONU所发送的上行光信号。在OLT端，相干接收架构中的本振光源是一个多波长激光源，这个多波长光源中的波长数量与所要接收的时分复用突发模式WDM光信号中的光信号波长数量相同即为10个，且中心波长也一一对应的从λ1到λ10。因此，当系统中时分复用突发模式WDM光信号输入到相干接收机中时，无论此时接收到的光信号处于哪一个时隙，在多波长本振光源中都存在一个与该传输时隙中传输的光信号中心波长一致的光源波长，因此就可以无损的接收该时隙的光信号。例如，当系统上行信号传输第1个时隙的光信号即中心波长为λ1的光信号时，OLT接收端的本振光源中同样存在一个中心波长为λ1的光源可以与接收到的这个时隙的光信号进行相干拍频，从而解调出信息。
综上所述，本发明中的相干无源光网络中上行突发模式传输系统，其将OLT端的相干接收架构中的单波长光源替换为一个多波长光源，这个多波长光源中的波长数量与所要接收的时分复用突发模式WDM光信号中的光信号波长数量相同，且中心波长也相同。该多波长光源，不需要实时调整波长，只需要同时输出所有波长的光源信号即可。因此，当系统中时分复用突发模式WDM光信号输入到OLT端相干接收机中时，无论此时接收到的光信号处于哪一个时隙，在多波长本振光源中都存在一个与该传输时隙中传输的光信号中心波长一致的光源波长，因此就可以无损的接收该时隙的光信号。本发明中的系统架构结构简单，成本很低，同时由于不需要波长调谐的过程，每一个传输时隙都可以被充分的利用，提升了上行链路的传输效率。
参见图3所示，本发明实施例还提供一种相干无源光网络中上行突发模式OLT设备，其包括OLT发送端和OLT接收端。
其中，OLT发送端用于发送多路下行光信号至光分配网络。OLT接收端包括一OLT端相干接收机和一多波长光源，所述多波长光源被配置为可同时输出与光分配网络传输的所有上行光信号的中心波长一致的光源信号至所述OLT端相干接收机，以使所述OLT端相干接收机可对任意一路所述上行光信号进行相干接收。
可以理解的是，由于OLT发送端设有该多波长光源后，当系统中时分复用突发模式WDM光信号输入到OLT端相干接收机中时，无论此时接收到的光信号处于哪一个时隙，在多波长本振光源中都存在一个与该传输时隙中传输的光信号中心波长一致的光源波长，因此就可以无损的接收该时隙的光信号。为了实现接收端的相干接收，本发明中的OLT设备结构简单，成本很低，同时由于不需要波长调谐的过程，每一个传输时隙都可以被充分的利用，提升了上行链路的传输效率。
参见图4所示，本发明实施例还提供一种利用上述相干无源光网络中上行突发模式传输系统的传输方法，该方法包括以下步骤：
S1.OLT发送端发送多路下行光信号至光分配网络。
S2.光分配网络接收并分配多路所述下行光信号至所有ONU单元。
S3.每个ONU单元向所述光分配网络发送上行光信号。
S4.利用多波长光源同时向所述OLT端相干接收机输出与所有所述上行光信号的中心波长一致的光源信号，以使所述OLT端相干接收机可对任意一路所述光分配网络传输的所述上行光信号进行相干接收。
优选地，利用多波长光源同时向所述OLT端相干接收机输出与所有所述上行光信号的中心波长一致且波长数量相同的光源信号。
可以理解的是，利用多波长光源同时向所述OLT端相干接收机输出与所有所述上行光信号的中心波长一致的光源信号后，当系统中时分复用突发模式WDM光信号输入到OLT端相干接收机中时，无论此时接收到的光信号处于哪一个时隙，在多波长本振光源中都存在一个与该传输时隙中传输的光信号中心波长一致的光源波长，因此就可以无损的接收该时隙的光信号。为了实现接收端的相干接收，本发明中的方法成本很低，同时由于不需要波长调谐的过程，每一个传输时隙都可以被充分的利用，提升了上行链路的传输效率。
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 (10)

1.一种相干无源光网络中上行突发模式传输系统，其特征在于，包括；
OLT设备，其包括OLT发送端，所述OLT发送端用于发送多路下行光信号；
光分配网络，其用于接收并分配多路所述下行光信号；
ONU设备，其包括数量与所述下行光信号对应的多个ONU单元，每个所述ONU单元用于接收一路经所述光分配网络分配的下行光信号，且每个所述ONU单元还用于向所述光分配网络发送上行光信号；
所述OLT设备还包括OLT接收端，所述OLT接收端包括一OLT端相干接收机和一多波长光源，所述多波长光源被配置为可同时输出与所有所述上行光信号的中心波长一致的光源信号至所述OLT端相干接收机，以使所述OLT端相干接收机可对任意一路所述光分配网络传输的所述上行光信号进行相干接收。
2.如权利要求1所述的相干无源光网络中上行突发模式传输系统，其特征在于：
所述OLT发送端用于发送N路下行光信号，所述OLT端相干接收机用于接收N路上行光信号，所述多波长光源可同时输出N个与所有所述上行光信号的中心波长一致的光源信号，其中N为正整数。
3.如权利要求1所述的相干无源光网络中上行突发模式传输系统，其特征在于：
所述OLT端还包括一OLT端环形器，所述OLT端环形器被配置为：在发送所述下行光信号时，使所述OLT发送端与光分配网络相连，在接收所述上行光信号时，使所述光分配网络与OLT接收端相连。
4.如权利要求1所述的相干无源光网络中上行突发模式传输系统，其特征在于，每个所述ONU单元均包括：
ONU端相干接收机，其用于接收一路所述下行光信号；
ONU发送端，其用于向所述光分配网络发送一路所述上行光信号；
ONU端振荡光源，其用于作为所述下行光信号的振荡光源，且还用于作为所述上行光信号的调制光源。
5.如权利要求4所述的相干无源光网络中上行突发模式传输系统，其特征在于：
每个所述ONU单元均包括一ONU端环形器，所述ONU端环形器被配置为：在接收所述下行光信号时，使所述光分配网络与ONU端相干接收机相连，在发送所述上行光信号时，使所述ONU发送端与光分配网络相连。
6.如权利要求1所述的相干无源光网络中上行突发模式传输系统，其特征在于：所述多波长光源为光频梳产生装置或多个独立激光器的集成器件。
7.一种相干无源光网络中上行突发模式OLT设备，其特征在于，包括：
OLT发送端，其用于发送多路下行光信号至光分配网络；
OLT接收端，其包括一OLT端相干接收机和一多波长光源，所述多波长光源被配置为可同时输出与光分配网络传输的所有上行光信号的中心波长一致的光源信号至所述OLT端相干接收机，以使所述OLT端相干接收机可对任意一路所述上行光信号进行相干接收。
8.如权利要求7所述的相干无源光网络中上行突发模式OLT设备，其特征在于：
所述OLT发送端用于发送N路下行光信号，所述OLT端相干接收机用于接收N路上行光信号，所述多波长光源可同时输出N个与所有所述上行光信号的中心波长一致的光源信号，其中N为正整数。
9.一种利用权利要求1所述的相干无源光网络中上行突发模式传输系统的传输方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
OLT发送端发送多路下行光信号至光分配网络；
光分配网络接收并分配多路所述下行光信号至所有ONU单元；
每个ONU单元向所述光分配网络发送上行光信号；
利用多波长光源同时向所述OLT端相干接收机输出与所有所述上行光信号的中心波长一致的光源信号，以使所述OLT端相干接收机可对任意一路所述光分配网络传输的所述上行光信号进行相干接收。
10.一种如权利要求9所述的传输方法，其特征在于：
利用多波长光源同时向所述OLT端相干接收机输出与所有所述上行光信号的中心波长一致且波长数量相同的光源信号。
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