CN1874194A - 共光源光码分多址接入网 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种共光源光码分多址接入网，包括光线路终端(2)；其特征在于：所述光线路终端(2)是共光源光线路终端。解决宽带共光源技术和高性能的光线路终端技术等问题，从而满足现实社会信息量剧增、和对多业务服务要求。其有益效果是：采用光码来识别用户，可实现高带宽接入、全光接入；采用WDM波分复用技术，实现全业务多媒体服务；采用共光源，每个用户的光网络终端ONU不含激光光源，可实现低成本；光线路终端OLT能有效地实现接入网的资源配置和网络管理功能。

Description

共光源光码分多址接入网

【技术领域】

本发明涉及一种通讯网络，尤其是涉及一种通讯用光码分多址接入网结构。

【背景技术】

光接入网(Optical Access Network，OAN)是由ITU-T制定的标准，ITU-T建议G.982中定义光接入网OAN为享用相同网络侧接口，并由光接入传输系统支持的接入链路。光接入网OAN可以包含大量的连接到相同的光线路终端(OLT)的光分配网(ODN)。光接入网的特征是：基于无源光分路器件构成的一点对多点的光分配网(Optical DistributionNetwork，ODN)；具有在用户-网络和网络-网络之间传输交互业务能力；基于64kbit/s容量，包括ISDN主要速率服务；基于时分多址接入协议。

关于光接入网的结构主要考虑其参考配置、光网络单元功能结构、光线路终端和其操作维护与管理功能四个方面。

光接入网的参考配置如图1所示，具有Q3接口，适用于光纤到路边(Fiber-To-The-Curb，FTTC)、光纤到办公室FTTO、光纤到大楼FTTB，以及光纤到家FTTH。

光接入网的光网络单元功能结构如图2所示。光网络单元ONU提供光接口，连接光分配网和置于用户侧的光网络用户接口(FTTH、FTTO、FTTB，或FTTC)，分配不同的业务。

光网络单元功能结构由光网络单元核心模块、光网络单元业务模块和通用模块三部分组成。一是光网络单元核心模块，包括客户和业务复用功能块、传输复用功能块，以及光分配网接口功能块。传输复用功能块提供评估和分配来自/到达光分配网接口功能块的输入和输出信号所必需的功能，光分配网接口功能块获取和输入有关光网络单元的信息。客户和业务复用功能块汇聚和分发来自/到达不同用户的信息，连接各自业务的接口功能块。光分配网接口功能块提供端接光分配网的光纤的光物理接口功能，包括光/电和电/光转换。

二是光网络单元业务模块。提供用户端口功能。用户端口提供用户业务接口，并将他们适配到64Kbit/s和n×64Kbit/s的速率，可以对单个用户，也可以对群体用户，同时可以根据物理接口提供信令转换功能(例如，响铃、信令、A/D和D/A转换)。

三是通用模块。包括供电和操作、维护、管理功能。供电到光网络单元(例如，交流变直流、或直流变交流)。可以本地供电，也可以远供。几个光网络单元可以共享供电。光网络单元能够电池供电。操作、维护和管理功能块对光网络单元的全部模块进行操作管理和维护，例如，不同模块的环回控制。

关于光接入网的光线路终端。光线路终端OLT向光分配网提供一个光接口，在光接入网的网络侧提供至少一个网络接口。光线路终端可以置于本地交换机内，也可以放置在远处。它包括了给所要求的光网络单元分发不同的业务的主要需求。光线路终端的功能模块由三个部分组成，即光线路终端核心模块、业务模块和通用模块，如图3所示。

光线路终端核心模块包括数字交叉连接功能块、传输复用功能块、光分配网接口功能块。传输复用功能块提供在光分配网上传送或接收业务通信的需求功能。数字交叉连接功能块提供光分配网侧和网络侧的网络部分的可用带宽之间的连接。光分配网接口功能块提供物理光接口的功能，且与光分配网的光纤相端接，包括光/电和电/光转换。为了有可能在光分配网的光纤分路点之间设置保护交换，光接入网系统应提供具有双向分配网接口的可选择性地配备光线路终端的可能性。

光线路终端业务模块包括业务端口功能块。业务端口应能承载至少ISDN的主要速率，应能配置大量的业务，或者具有同时支持两个或更多的不同业务。任何一个分支单元(TU)可以提供两个或更多的2Mbit/s端口，且在每个端口基础上可独立地重新配置。对于多端口的分支单元，它能够给每一个端口配置不同的业务。每一个位于光线路终端设备内的分支单元能够接收任何类型的分支单元。光线路终端应能够支持任何数量的分支单元，以至所设计的适应任意组合的业务类型的最大数量的分支单元。

公共模块包括供电和操作、维护、管理功能块。供电功能块要将外部电源变换到所要求的电平。操作、维护和管理功能块对所有的光线路终端模块提供处理操作、管理维护和维护功能的方法，同时提供接口功能。为了本地控制，提供测试接口，以及具有转换功能操作系统的接入网的Q3接口。

所述光接入网的操作、维护和管理功能分为两类：与操作维护管理功能相关的光接入网功能子系统和操作维护管理功能类型。所述功能子系统是能满足操作维护管理要求的功能子系统，有设备、传输、光子系统，以及业务子系统。所述操作维护管理需求的功能类型有配置管理、性能管理、故障管理、安全管理，以及计费管理。

关于光分配网。

光分配网(Optical Distribution Network，ODN)的通用物理结构模型如图4所示，其中Qr、Q1和Qm代表光接口，R/S是参考点，实线代表一根或多根光纤，虚线代表保护光纤。

光分配网ODN被定义为参考点S和R之间的网络。

参考点S指光线路终端OLT[a]/光网络单元ONU[b]的光连接点后在光纤上的点，即光连接器或光分路器。参考点R指光网络单元ONU[a]/光线路终端OLT[b]的光连接点后在光纤上的点，即光连接器或光分路器。[a]表示光信号从光线路终端传向光网络单元，[b]表示光信号从光网络单元传向光线路终端。

光分配网在光线路终端和一个或多个光网络单元之间提供一个或多个光路径，每一条光路径定义为在特定的波长窗口内参考点S和R之间的路径。

在物理层，接口Qr和Q1可以需要多根光纤，适应各别的传输方向，或不同类型的信号(业务)。接口Qm位于光分配网内的几个点，可以置于专用光纤和承载流量的网络光纤。

光分配网的光特性。所述光分配网ODN的光特性要能够支持现在可以预见的业务，而不必要对光分配网ODN本身作出广泛地修改，故对所用无源器件有严格的要求。

现有技术的中国专利申请01132218号公开了一种“码位重叠快跳频光码分多址接入系统”，其光编码器中用户终端的数据比特直接调制光源，发出的宽带光脉冲经光环行器进入光纤光栅和光纤延迟线线阵，光解码器中光纤光栅的中心反射波长的位置与对应的光编码器相反，采用传统IM/DD数字光传输系统中的数据提取电路完成数据比特提取，光编码器和解码器中光纤延迟线的长度为cT/2n_eff。这是一种码位重叠快跳频光码分多址接入系统，由光纤、耦合器、光分路器等无源器件组成的光纤网络通过光编码器、光解码器与用户终端相连，用户光编码器将用户信息比特扩频为编码序列发送到光纤网络中，光纤网络中的光信号经分路器进入接收用户的光解码器，完成信号解码，将信息比特数据送给其用户终端，其特征在于每个用户的光编码器由宽带光源、光环行器、N个Bragg光纤光栅、光纤延迟线和光纤顺序连接组成，用户终端的数据比特直接调制光源发出的宽度等于比特周期的宽带光脉冲经光环行器进入光纤光栅和光纤延迟线线阵，每个光纤光栅反射一个宽度为T的中心波长不同的窄带光脉冲，接收用户侧的光解码器由光环行器、光纤延迟线和N个光纤光栅组成，光纤光栅的中心反射波长的位置与对应的光编码器相反，采用传统IM/DD数字光传输系统中的锁相环电路、光探测器和判决器完成数据比特提取。

该系统采用一种由宽带光源、N个Bragg光纤光栅和光纤延迟线结构的码位重叠快跳频光编解码原理的光码分多址接入系统。该系统存在两个严重的不足：一是接入系统每个用户的光编码器均有宽带光源，使其成本高昂，难于推广应用；二是所采用的光编解码器结构是一种国外早期提出的结构，而实际上存在着多种光码字，也存在着多种光编解码技术，还可以有多种光编解码器结构，对一个光码分多址接入系统而言，该系统局限性大，难于满足不同用户和不同业务的需要。

中国专利申请02136709公开了一种“非相干啁啾编码光码分多址接入系统”，其光编码器由一个线性啁啾光纤光栅，光环行器、光纤延迟线网络和光合路器构成。数据比特调制超短脉冲激光器输出宽带超短光脉冲，经光分路器后各自经由光纤延迟线形成两个超短脉冲序列，经光环行器后进入两个光环行器间的线性啁啾光纤光栅，两个展宽后的脉冲序列经合路器形成一路双极性啁啾编码扩频信号。光解码器的结构类似，经光环行器和线性啁啾光纤光栅的脉冲压缩形成的超短光脉冲，经合路器重合，形成强输出脉冲，实现解码。

该系统采用一种由超短脉冲激光器、线性啁啾光纤光栅和光纤延迟线网络结构的非相干啁啾光编解码原理的光码分多址接入系统。该系统同样存在两个严重的不足：一是接入系统每个用户的光编码器均有超短脉冲激光器，使其成本高昂，难于推广应用；二是所采用的光编解码器结构是一种国外早期提出的线性啁啾光纤光栅结构，而实际上存在着多种光码字，也存在着多种光编解码技术，还可以有多种光编解码器结构，对一个光码分多址接入系统而言，该系统局限性大，难于满足不同用户和不同业务的需要。

以上系统均未解决光源的共用问题。

上述两份专利的内容仅涉及光接入系统，与本专利申请的内容完全不同，没能涉及光接入网的网络结构、全光接入网的线路终端OLT、全光接入网的光网络单元ONU，没能解决图像、声音、数据多媒体全业务服务技术、没能解决低成本光接入网络用户终端技术、宽带光源共享技术，没能解决资源配置和网络管理问题。

【发明内容】

为了克服现有接入网技术不能满足现实社会信息量剧增、不能满足对多业务服务要求的不足，本发明提出一种共光源光码分多址接入网，以解决宽带共光源技术和高性能的光线路终端技术等问题，从而满足现实社会信息量剧增、和对多业务服务要求。

本发明要解决的技术问题是光接入网中多光源技术效率、速率较低，不能适应宽带条件下高效率运行的要求。

本发明另一个要解决的技术问题是源于现有光线路终端OLT的局限，不能适应全光接入和多址接入技术的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种共光源光码分多址接入网，包括光线路终端；其特征在于：所述光线路终端是共光源光线路终端。所述共光源光线路终端包括多波长光源和与之相连的光复用器。

本发明解决另一个技术问题所采用的技术方案是：所述共光源光码分多址接入网还包括与所述光复用器相连的光分路器；该光分路器输出端至少连接一组光网络单元的输入端；

所述共光源光码分多址接入网还包括与所述光解码器相连的光合路器；该光合路器输入端至少连接一组光网络单元的输出端。

本发明的有益效果是：采用光码来识别用户，可实现高带宽接入、全光接入；采用WDM波分复用技术，实现全业务多媒体服务；采用共光源，每个用户的光网络终端ONU不含激光光源，可实现低成本；光线路终端OLT能有效地实现接入网的资源配置和网络管理功能。

【附图说明】

图1是现有技术光接入网参考配置图；

图2是现有技术光网络单元功能结构图；

图3是现有技术光线路终端功能模块图；

图4光分配网的通用物理结构图；

图5是本发明共光源光码分多址接入网结构示意图；

图6是本发明光线路终端OLT全光接点结构示意图；

图7是本发明光网络单元ONU微光接点结构示意图；

图8是本发明点播式共光源光码分多址接入网结构示意图。

【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图5。

一种共光源光码分多址接入网，包括光线路终端2；其特征在于：所述光线路终端2是共光源光线路终端。

所述共光源光线路终端2包括多波长光源23和与之相连的光复用器22。

所述共光源光线路终端2包括光解码器24；

所述光复用器22输入端接有下行链路21。

所述共光源光码分多址接入网还包括与所述光复用器22相连的光分路器31；该光分路器输出端至少连接一组光网络单元5的输入端；

所述共光源光码分多址接入网还包括与所述光解码器24相连的光合路器32；该光合路器输入端至少连接一组光网络单元5的输出端。

所述光网络单元5包括与光分路器31相连的光解复用器51，与所述光解复用器分别相连的下行光设备O/E52和光功率均衡器53。

所述光网络单元5包括依次与所述光功率均衡器53相连的上行调制54和光编码器55；

所述光编码器55输出连接所述合路器32输入端。

一些实施例中，所述光网络单元5还配置有光解码器56；所述光解码器56接在光分路器31和光解复用器51之间；所述共光源光线路终端2中还配置有光编码器23；所述光编码器23接在光复用器22和光分路器31之间。

所述光线路终端2的下行链路21设置有PSTN、DTV、CATV和其它新业务IP输入接口。

实用中，本发明是新型的光接入网模型，系统基于光码分多址(OCDMA)和共光源技术。

本发明采用OCDMA接入方式具有随机、异步多址接入的能力，和抗干扰性、保密性强的特点，它适合应用于光接入网中，实现多个ONU(光网络单元)共享光纤媒质与OLT(光线路终端)进行上行方向通信，解决上行方向的多址接入问题。与电CDMA不同，OCDMA由于采用全光信号处理实现编解码，能克服电子速率瓶颈、充分利用了光纤的带宽资源。OCDMA的公平、灵活、网络控制和管理简单、业务可分类和增强的安全性等诸多特点，使之特别适合应用于接入网。同时OLT中采用一个光源，分配给各个ONU，在每个ONU不设光源，光编码所需的光由OLT中的光源提供，这种接入网不仅性能好，而且易于推广应用，降低了网络的成本和价格，特别是用户端所使用的ONU的价格，因而本专利具有性价比高的突出优点。

该系统由光线路终端OLT、WDM光传送和光分配网络ODN、OCDMA光网络单元ONU、多媒体业务接口和网络管理系统组成，其系统模型如图5所示。

图中的OLT提供来自公网的数据、图像、语音业务及新业务的接口关系，业务融合的下行路线、多波长光源提供网络用户单元ONU上行通信所需的地址光编码、光波分复用器再将业务光信号和编码用光信号进行复用、光解码器获取用户信息。

OLT中下行数据和上行通信所需的多波长光源采用WDM复用器合路，多波长光源中的波长数根据所选取的OCDMA码字而定；对上行信号的接收，首先需采用OCDMA解码器阵列将各个ONU的信号区分开，也可采用可变址解码器将所需信号提取出。

分路、合路器构成了一个无源光配送网，该配送网具有双星型结构，根据ONU的分布和数量情况，也可再加入更多的分路、合路器，扩展成树型网络。

在ONU一端，首先通过WDM解复用器，将下行信号和上行通信所需的光源分离，光功率均衡有两个作用：一是加入固定衰耗使得各个ONU到达OLT的信号具有相同的平均功率；二是均衡各个波长的光功率。通过LiNbO3或电吸收调制器，可将上行数据加载到经过功率均衡的光源上。对加载上行数据的多波长光源进行跳频/扩时编码，就可以发送至OLT了。

该模型的上行通信采用跳频/扩时OCDMA方式，可以提供较大的用户容量，由于采用OLT统一配送光源的方式，每个ONU节点无需配置昂贵的多波长阵列激光器，从而大大降低了成本。这种集中配送光源的方案，可提供比每个ONU采用一个LED方案还高的有效光功率，因为LED作为跳频/扩时OCDMA光源，其有效功率为所用光频带宽(K*0.2nm，K为跳频波长数)除以LED谱宽(50-100nm)再乘以LED发光功率(-20dBm)，而集中配送比独立光源方案只需多付出101gN(N为节点数目)的配送功率损耗，却可以采用有效功率比LED高得多得多的波长阵列激光器(几个-十几个dBm)。本模型可针对所需调制速率选择成本较低的电吸收调制器，从而克服LED方案中调制速率低的问题。

本体系结构要解决的技术问题是针对现有接入网不能满足现实社会信息量剧增、对多业务服务的要求，而提出的一种新一代的光接入网。所需要解决的技术问题有：接入网的全光接入及多址技术；光码分多址技术；光编码、解码技术；抗多址干涉技术；图像、声音、数据多媒体全业务服务技术；低成本光网络终端技术；宽带共光源技术；高性能的光线路终端技术；资源配置和网络管理。

本体系结构的优点在于：全光接入、超高带宽，资源利用率高，成本低，安全性好，可实现数据、图像、语音业务全业务服务以及其它新业务服务，可满足不同用户的QoS需要，是新一代的接入网的优化方案。

采用光码来识别用户，可实现高带宽接入、全光接入；

采用WDM波分复用技术，实现全业务多媒体服务；

采用共光源，每个用户的光网络终端ONU不含激光光源，可实现低成本；

光线路终端OLT能有效地实现接入网的资源配置和网络管理功能。

方案的细节及可能的变形，即大的方案不变，可能的不同的示例。

本专利方案的细节如以下系统模型所示。

系统模型。一种OLT统一提供上行通信所需的多波长光源的调频/扩时OCDMA全接入网模型，如图5所示。

光线路终端OLT(全光节点)，如图6。

光网络单元ONU(微光节点)如图7。

图中的分路、合路器构成了一个无源光配送网，该配送网具有双星型结构，根据ONU的分布和数量情况，也可再加入更多的分路、合路器，扩展成为树型网络。OLT中下行数据和上行通信所需的多波长光源采用WDM复用器合路，多波长光源中的波长数据所选取的OCDMA码字而定；对上行信号的接收，首先需采用OCDMA解码器阵列将各个ONU的信号区分开，也可采用可变址解码器将所需信号提取出。在ONU一端，首先通过WDM解复用器，将下行信号和上行通信所需的光源分离，光功率均衡有两个作用：一是加入固定衰耗使得各个ONU到达OLT的信号具有相同的平均功率；二是均衡各个波长的光功率。通过LiNbO3或电吸收调制器，可将上行数据加载到经过功率均衡的光源上。对加载了上行数据的多波长光源进行跳频/扩时编码，就可以发送至OLT了。

该模型的上行通信采用跳频/扩时OCDMA方式，可以提供较大的用户容量，由于采用OLT统一配送光源的方式，每个ONU节点无需配置昂贵的多波长阵列激光器，从而大大降低了成本。这种集中配送光源的方案，可提供比每个ONU采用一个LED方案还高的有效光功率，因为LED作为跳频/扩时OCDMA光源，其有效功率为所用光频带宽(K*0.2nm，K为跳频波长数)除以LED谱宽(50-100nm)再乘以LED发光功率(-20dBm)，而集中配送比独立光源方案只需多付出101gN(N为节点数目)的配送功率损耗，却可以采用有效功率比LED高得多的多波长阵列激光器(几个-十几个dBm)。本模型可针对所需调制速率选择成本较低的电吸收调制器，从而克服LED方案中调制速率低的问题。

可能的变形。上述模型网络业务服务是广播式的，即ONU中只配置编码器，在OLT中只配置解码器。可能的变形是网络业务服务是点播式的，即在ONU中既配置编码器，也配置解码器；在OLT中既配置解码器，也配置编码器。

Claims (8)

1、一种共光源光码分多址接入网，包括光线路终端(2)；其特征在于：

所述光线路终端(2)是共光源光线路终端。

2、根据权利要求1所述的共光源光码分多址接入网，其特征在于：

所述共光源光线路终端(2)包括多波长光源(23)和与之相连的光复用器(22)。

3、根据权利要求2所述的共光源光码分多址接入网，其特征在于：

所述共光源光线路终端(2)包括光解码器(24)；

所述光复用器(22)输入端接有下行链路(21)。

4、根据权利要求3所述的共光源光码分多址接入网，其特征在于：

还包括与所述光复用器(22)相连的光分路器(31)；该光分路器输出端至少连接一组光网络单元(5)的输入端；

还包括与所述光解码器(24)相连的光合路器(32)；该光合路器输入端至少连接一组光网络单元(5)的输出端。

5、根据权利要求4所述的共光源光码分多址接入网，其特征在于：

所述光网络单元(5)包括与光分路器(31)相连的光解复用器(51)，与所述光解复用器分别相连的下行光设备0/E(52)和光功率均衡器(53)。

6、根据权利要求5所述的共光源光码分多址接入网，其特征在于：

所述光网络单元(5)包括依次与所述光功率均衡器(53)相连的上行调制(54)和光编码器(55)；

所述光编码器(55)输出连接所述合路器(32)输入端。

7、根据权利要求5所述的共光源光码分多址接入网，其特征在于：

所述光网络单元(5)还配置有光解码器(56)；所述光解码器(56)接在光分路器(31)和光解复用器(51)之间；

所述共光源光线路终端(2)中还配置有光编码器(23)；所述光编码器(23)接在光复用器(22)和光分路器(31)之间。

8、根据权利要求7所述的共光源光码分多址接入网，其特征在于：

所述光线路终端(2)的下行链路(21)设置有PSTN、DTV、CATV和其它新业务的IP输入接口。

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