CN114944868A - 一种无源光网络的调顶系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无源光网络的调顶系统，包括调顶发送端，用于基于发送端扩频码对待传送的目标调顶信码进行扩频，得到高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码调制于主信号上，调顶接收端，用于接收与其配对的调顶发送端通过光信道传输的高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码基于所述发送端扩频码进行解扩处理，得到所述目标调顶信码。本发明实现了系统中所有光模块可以同时进行调顶通信而不互相干扰，优化了光网络运行、维护和管理的工作流程，减轻了系统运行、维护的工作压力。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别是涉及一种无源光网络的调顶系统。
背景技术
当前光纤入户FTTH(Fiber To The Home)已经成为绝对主流的宽带接入方式。但随着智慧家庭应用的蓬勃发展，如8k高清视频，增强现实/虚拟现实(AR/VR)或者将来的全息影像，用户需要更宽更稳定短时延的家庭网络环境。在这样的大背景下，全光局域网作为FTTH的延伸，成为新的探索方向，光纤入户是其中一种主流方式。作为支撑FFFH和全屋光纤(FTTR)接入网的无源光网络PON(Passive Optical Network)技术也进入到更高速的时代，例如支持10Gbps的XGS-PON，支持50Gbps的50G-PON。
如图1、图2所示，现有光网络的运行、维护和管理OAM(Operation,Administrationand Management)是通过单载波调幅技术或者多载波调幅技术实现的，这两种技术都要求主信号光波的顶部和底部有足够大的改变，改变的多少可以用调顶深度来度量。调顶深度定义为
其中，P1是调顶信号“1”电平的平均光功率；P0是调顶信号“0”电平的平均光功率，如图3所示，调顶深度决定调顶信号的接收灵敏度，也决定调顶信号对主信号的影响程度。调顶深度越大，调顶信号接收机的接收灵敏度越高，但是调顶信号对主信号的影响越大。
如图4所示，这两种技术的缺陷是它们仅适用于光信号是连续模式的情况，不适用于突发模式的情况。在突发模式下，相邻两帧之间光信号很小，加载的调顶信号强度远远小于调顶信号接收机的灵敏度要求。例如在无源光网络PON系统中，上行的光信号呈现的是突发模式，这两种技术就不适用。另外这两种技术只适用于在一个光波波长上传输一个调顶信号。如果网络是一个发送端对应多个接收端的拓扑，则需要按照时分复用来进行通信，多个接收端的同步问题会使得调顶通信系统实现的难度增大。例如在无源光网络PON系统中，下行的光信号呈现的模式是一个发送端对多个接收端的情况。但这两种技术仅适于光信号连续模式，且只能一个光波波长传输一个或几个调顶信号，不适用于无源光网络系统应用，给光网络的运行、维护和管理带来巨大压力。因此需要设计一种适用于突发模式的无源光网络的调顶系统，以解决现有技术中只能一个光波波长传输一个或几个调顶信码，改善现有光网络运行、维护和管理压力巨大的问题。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于解决现有技术中不适用于突发模式且一个光波波长只能传输一个或几个调顶信号导致光网络的运行、维护和管理压力大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种无源光网络的调顶系统，包括：
光线路终端OLT，与多个光网络终端ONT连接，所述光线路终端OLT中至少包括与所述光网络终端ONT数目相同的调顶发送端和调顶接收端；
所述光网络终端ONT，设置有与所述光线路终端OLT内任一调顶发送端和调顶接收端分别配对的调顶接收端和调顶发送端；
调顶发送端，用于基于发送端扩频码对待传送的目标调顶信码进行扩频，得到高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码调制于主信号上；
调顶接收端，用于接收与其配对的调顶发送端通过光信道传输的高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码基于所述发送端扩频码进行解扩处理，得到所述目标调顶信码。
优选地，所述扩频采用直接序列扩频。
优选地，所述调顶发送端包括：
信号扩频模块，通过对所述目标调顶信码进行直接序列扩频操作，生成所述高速率调顶信码，所述高速率调顶信码中每一个位“0”都包含一个高速率的扩频码，每一个位“1”都包含一个高速率扩频码的反码；或所述高速率调顶信码中每一个位“0”都包含一个高速率扩频码的反码，每一个位“1”都包含一个高速率的扩频码。
优选地，所述调顶发送端包括：
信号调制模块，用于将所述高速率调顶信码调制到光信道中主信号的上顶和下底，通过搭载主信号在所述光信道传输。
优选地，所述光线路终端OLT内多个调顶发送端的信号扩频模块通过加法器与一个共用的信号调制模块相连。
优选地，所述调顶接收端包括：
包络检波模块，用于将所述光信道传输的光信号进行放大处理后，再滤除干扰、整形，提取出高速率调顶信码；
信号解扩模块，用于将所述高速率调顶信码基于所述发送端扩频码进行解扩处理，得到所述目标调顶信码。
优选地，单个光网络终端ONT中的调顶发送端和调顶接收端通过光合分器与所述光信道相连。
优选地，所述发送端扩频码为系统中唯一的伪随机码。
优选地，所述发送端扩频码位数
其中，Psens为调顶接收端灵敏度，PDSSS为突发模式帧之间的信号强度。
优选地，所述光信道利用光纤为传输载体的信道，包括光电转换和电光转换。
本发明所提供的一种无源光网络的调顶系统，包括光线路终端OLT和光网络终端ONT，所述光线路终端OLT中至少包括与所述光网络终端ONT数目相同的调顶发送端和调顶接收端，所述光网络终端ONT设置有与所述光线路终端OLT内任一调顶发送端和调顶接收端分别配对的调顶接收端和调顶发送端。调顶发送端基于发送端扩频码对待传送的目标调顶信码进行扩频处理，得到高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码调制于主信号上，实现了在突发模式帧之间光信号很小的情况下也能发送和提取所传调顶信码。调顶接收端接收与其匹配的调顶发送端通过光信道传输的高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码基于发送端扩频码进行解扩处理，得到所述目标调顶信码；实现了系统中所有光模块可以同时进行调顶通信而不互相干扰，优化了光网络运行、维护和管理的工作流程，减轻了系统运行、维护的工作压力。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为单载波调幅技术图；
图2为多载波调幅技术图；
图3为调顶深度图；
图4为无源光网络系统上行光信号；
图5为本发明所提供的一种无源光网络的调顶系统；
图6为无源光网络系统拓扑图；
图7为主信号和调顶信号的时域波形；
图8为光线路终端OLT中调顶发送端结构框图；
图9为单个光网络ONT调顶发送端、调顶接收端结构框图；
图10为光线路终端OLT中调顶接收端结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种无源光网络的调顶系统，通过对所述目标调顶信码扩频、解扩操作，实现了系统中所有光模块可以同时进行调顶通信而不互相干扰，减轻了系统运行、维护的工作压力。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅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做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。
请参考图5、图6，本发明所提供的一种无源光网络的调顶系统包括：
光线路终端OLT，与多个光网络终端ONT连接，所述光线路终端OLT中至少包括与所述光网络终端ONT数目相同的调顶发送端和调顶接收端；
所述光网络终端ONT，设置有与所述光线路终端OLT内任一调顶发送端和调顶接收端分别配对的调顶接收端和调顶发送端；
在任意时刻，每个光网络终端ONT中的调顶发送端与光线路终端OLT中的一个调顶接收端配对成一个直接序列扩频和解扩对。在任意时刻，每个光网络终端ONT中的调顶接收端与光线路终端OLT中的一个调顶发送端配对成一个直接序列扩频和解扩对。
光线路终端OLT负责向所有的光网络终端ONT发送调顶信码并接收来自所有光网络终端ONT发送来的调顶信码。每个光网络终端ONT只接收来自光线路终端OLT的调顶信码并只向光线路终端OLT发送调顶信码。光线路终端OLT可能同时向所有的光网络终端ONT发送调顶信号，所有的光网络终端ONT也可能同时向光线路终端OLT发送调顶信号。
调顶发送端，用于基于发送端扩频码对待传送的目标调顶信码进行直接序列扩频，得到高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码调制于主信号上。
所述扩频采用直接序列扩频(DSSS)。
如图7所示，所述调顶发送端包括信号扩频模块及信号调制模块。
所述信号扩频模块通过对所述目标调顶信码进行直接序列扩频操作，得到所述高速率调顶信码每一个位“0”都包含一个高速率的扩频码，每一个位“1”都包含一个高速率扩频码的反码；或者得到所述高速率调顶信码每一个位“0”都包含一个高速率的扩频码的反码，每一个位“1”都包含一个高速率扩频码。
所述发送端扩频码为系统中唯一且高速率、宽频谱的伪随机码。
所述直接序列扩频的好处是有扩频增益，若所述发送端扩频码有N位，则扩频增益GDSSS为：
GDSSS＝10×log10(N)；
其中，所述扩频增益满足：
GDSSS>Psens-PDSSS；
其中，Psens为调顶接收端灵敏度，PDSSS为突发模式帧之间的信号强度；
所述发送端扩频码位数N满足：
对于突发模式帧之间小信号的情况，总能找到扩频码的位数使得发送端发送的调顶信码被解扩还原。当然突发模式帧之间信号越小，要求的扩频码的位数越多。
另外，对于连续模式较大信号的情况，因为有扩频增益带来的好处，可以减少调顶深度，从而使得对主信号的影响降低。
所述信号调制模块，用于将所述高速率调顶信码调制到光信道中主信号的上顶和下底，通过搭载主信号在所述光信道传输，其中所述光信道利用光纤为传输载体的信道，包括光电转换和电光转换。
调顶接收端，用于接收与其配对的调顶发送端通过光信道传输的高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码基于所述发送端扩频码进行解扩处理，得到所述目标调顶信码；
所述调顶接收端包括包络检波模块和信号解扩模块。
所述包络检波模块，用于将所述光信道传输的光信号进行放大处理后，再滤除干扰、整形，提取出高速率调顶信码。
如图8光线路终端OLT调顶发送端结构框图所示，所述光线路终端OLT调顶发送端步骤如下：
S101：选取多个目标光网络终端ONT对应的扩频码。
S102：利用所述信号扩频模块基于发送端扩频码对多个待传送的目标调顶信码进行直接序列扩频，得到多个高速率调顶信码；
S103：利用加法器将所述多个高速率调顶信码叠加；
所述加法器将所述多个调顶发送端的信号扩频模块与一个共用的信号调制模块相连。
S104：选取较小的调顶深度。
S105：所述信号调制模块通过光合分器与所述光信道相连，将叠加后的高速率调顶信码通过光信道发送至所述光网络终端ONT中的调顶接收端；
如图9单个光网络ONT调顶发送端、调顶接收端结构框图所示，所述光网络终端ONT调顶接收端步骤如下：
S201：所述光合分器接收光信道传输的信号，并将所述光信道传输的信号发送至包络检波模块；
所述光合分器将光纤中光波分为发送和接收两束光波，通过所述光合分器将所述光网络终端ONT中调顶接收端与光信道相连。
S202：利用所述包络检波模块将所述光信道传输的信号进行放大处理后，再滤除干扰、整形，提取出高速率调顶信码，发送至信号解扩模块。
S203：利用所述信号解扩模块基于所述发送端扩频码进行解扩处理，得到所述目标调顶信码。
如图9单个光网络ONT调顶发送端、调顶接收端结构框图所示，所述光网络终端ONT调顶发送端步骤如下：
S301：利用所述信号扩频模块基于发送端扩频码对待传送的目标调顶信码进行直接序列扩频，得到高速率调顶信码。
S302：利用所述信号调制模块，将所述高速率调顶信码通过光合分器发送至所述光信道；
所述光合分器将光纤中光波分为发送和接收两束光波，通过所述光合分器将所述光网络终端ONT中调顶发送端与光信道相连。
如图10光线路终端OLT中调顶接收端结构框图所示，所述多个光网络终端ONT传输的调顶信号通过光合分器传输至所述光线路终端OLT包络检波模块后，通过包络检波模块将所述光信道传输的光信号进行放大处理后，再滤除干扰、整形，提取出高速率调顶信码，发送至对应调顶接收端。
所述光线路终端OLT中的多个发送端和多个光网络终端ONT中的调顶发送端独立地进行发送操作，光信道中就会有多个经过直接序列扩频处理的调顶信号在传送。为了区分这些信号，可以把每个信号调制过程中使用的发送端扩频码设置成系统中唯一的，再把这些唯一的发送端扩频码与涉及的光模块一一对应，也就是用发送端扩频码来标识光模块。这样同一主信号上的每个调顶信号就与特定的光模块对应。只要把网络中所有的光模块用发送端扩频码标识，就可以把光信道中的所有经过直接序列扩频处理的调顶信号与相应的光模块对应起来。发送端扩频码和光模块的对应关系如表1所示；
| 发送端扩频码 | 光模块编号 |
| 发送端扩频码1 | 光模块1 |
| 发送端扩频码2 | 光模块2 |
| … | … |
| 发送端扩频码N | 光模块N |
为了保证这些经过直接序列扩频处理的调顶信号在接收端解扩的时候互不干扰，扩频码之间的互相关系数应为零或者足够小。这样某个接收端为了提取特定发送端发送的调顶信码，只有把接收端扩频码设置成与特定发送端扩频码相同，特定发送端发送的调顶信码才能被正确的提取出来。
具体来讲，在下行方向，光线路终端OLT使用目标光网络终端ONT中光模块的发送端扩频码进行直接序列扩频处理。相应光网络终端ONT中的光模块使用自身对应的扩频码就可以把光线路终端OLT发送来的调顶信码提取出来。其它光网络终端ONT中的光模块，因为自身对应的扩频码与前述目标光网络终端ONT中光模块的标识码的互相关系数为零或者足够小，不能解调出发向前述目标光网络终端ONT的调顶信号，对前述目标光网络终端ONT中光模块解扩造成的影响可以忽略。光线路终端OLT可以并行使用相对应的扩频码对所有发往光网络终端ONT的调顶信码进行直接序列扩频处理。
在上行方向，所有光网络终端ONT中的光模块根据自身的扩频码对发往光线路终端OLT的调顶信号进行直接序列扩频。光线路终端OLT中分别或者并行使用相对应的扩频码来对接收到的来自光网络终端ONT经过直接序列扩频处理的调顶信号进行解扩处理得到所有来自光网络终端OLT的调顶信码。因为上行是突发模式，当光模块的发送状态是有效时应选取小的调制深度和大的发射功率；当发送状态是无效时应选取大的调制深度和小的发射功率。
综上所述，本发明所提供的一种无源光网络的调顶系统，包括光线路终端OLT和光网络终端ONT，所述光线路终端OLT中至少包括与所述光网络终端ONT数目相同的调顶发送端和调顶接收端，所述光网络终端ONT设置有与所述光线路终端OLT内任一调顶发送端和调顶接收端分别配对的调顶接收端和调顶发送端，利用所述调顶发送端，基于发送端扩频码对待传送的目标调顶信码进行扩频处理，得到高速率调顶信码，通过所述调顶接收端接收所述调顶发送端通过光信道传输的高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码基于发送端扩频码进行解扩处理，得到所述目标调顶信码。实现了在突发模式帧之间光信号很小的情况下也能发送和提取所传调顶信码。利用所述发送端扩频码标识光模块，这样同一主信号上的每个调顶信号就与特定的光模块对应，实现了系统中所有光模块可以同时进行调顶通信而不互相干扰，优化了光网络运行、维护和管理的工作流程，减轻了系统运行、维护的工作压力。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上对本发明所提供的一种无源光网络的调顶系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种无源光网络的调顶系统，其特征在于，包括：
光线路终端OLT，与多个光网络终端ONT连接，所述光线路终端OLT中至少包括与所述光网络终端ONT数目相同的调顶发送端和调顶接收端；
所述光网络终端ONT，设置有与所述光线路终端OLT内任一调顶发送端和调顶接收端分别配对的调顶接收端和调顶发送端；
调顶发送端，用于基于发送端扩频码对待传送的目标调顶信码进行扩频，得到高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码调制于主信号上；
调顶接收端，用于接收与其配对的调顶发送端通过光信道传输的高速率调顶信码，并将所述高速率调顶信码基于所述发送端扩频码进行解扩处理，得到所述目标调顶信码。
2.如权利要求1所述的无源光网络的调顶系统，其特征在于，所述扩频采用直接序列扩频。
3.如权利要求2所述的无源光网络的调顶系统，其特征在于，所述调顶发送端包括：
信号扩频模块，通过对所述目标调顶信码进行直接序列扩频操作，生成所述高速率调顶信码，所述高速率调顶信码中每一个位“0”都包含一个高速率的扩频码，每一个位“1”都包含一个高速率扩频码的反码；或所述高速率调顶信码中每一个位“0”都包含一个高速率扩频码的反码，每一个位“1”都包含一个高速率的扩频码。
4.如权利要求3所述的无源光网络的调顶系统，其特征在于，所述调顶发送端包括：
信号调制模块，用于将所述高速率调顶信码调制到光信道中主信号的上顶和下底，通过搭载主信号在所述光信道传输。
5.如权利要求4所述的无源光网络的调顶系统，其特征在于，所述光线路终端OLT内多个调顶发送端的信号扩频模块通过加法器与一个共用的信号调制模块相连。
6.如权利要求1所述的无源光网络的调顶系统，其特征在于，所述调顶接收端包括：
包络检波模块，用于将所述光信道传输的光信号进行放大处理后，再滤除干扰、整形，提取出高速率调顶信码；
信号解扩模块，用于将所述高速率调顶信码基于所述发送端扩频码进行解扩处理，得到所述目标调顶信码。
7.如权利要求1所述的无源光网络的调顶系统，其特征在于，单个光网络终端ONT中的调顶发送端和调顶接收端通过光合分器与所述光信道相连。
8.如权利要求1所述的无源光网络的调顶系统，其特征在于，所述发送端扩频码为系统中唯一的伪随机码。
9.如权利要求1所述的无源光网络的调顶系统，其特征在于，所述发送端扩频码位数
其中，Psens为调顶接收端灵敏度，PDSSS为突发模式帧之间的信号强度。
10.如权利要求1所述的无源光网络的调顶系统，其特征在于，所述光信道利用光纤为传输载体的信道，包括光电转换和电光转换。
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