CN1983906A - 一种波分复用无源光网络及实现方法 - Google Patents

一种波分复用无源光网络及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种波分复用无源光网络，该网络中光线路终端包括至少一个光线路终端发射模块，每个光网络单元包括一个光网络单元接收模块，光线路终端发射模块与所述光网络单元接收模块一一对应；光线路终端发射模块，用于将同一光源分成两束，一束作为下行信号载波，一束从光网络单元环回，作为上行信号载波。光网络单元接收模块，接收光线路终端发射模块的信号，并利用接收的光线路终端发射模块提供的上行信号载波发送上行信号。本发明还提供了一种波分复用无源光网络的实现方法。本发明不再需要在ONU中使用其他的光源发生器产生上行信号的载波，节省ONU中的光源发生器，并且，上行光信号和下行光信号共用同一光波长段，节省光纤带宽。

Description

一种波分复用无源光网络及实现方法
技术领域
本发明涉及无源光网络技术，尤其涉及一种波分复用无源光网络及实现方法。
背景技术
接入网是为OLT(Optical Line Termination，光线路终端)和ONU(OpticalNetwork Unit，用户网络单元)之间提供传送承载能力的网络设备和设施，是连接核心网与用户或用户驻地网的桥梁。从OLT到ONU的传输信号称下行信号，从ONU到OLT的传输信号称上行信号。接入网分为有线接入网和无线接入网，其中有线接入网主要包括铜线接入网、HFC(Hybrid Fiber-Coax，混合光纤或同轴电缆)接入网、光纤接入网等。
目前接入网两端设备都已达到Gbit/s以上的速率，而由于受传输损耗、传输带宽及噪声等限制和影响，现有技术中铜线接入网已很难满足电信新宽带业务发展的传输速率需求，特别是视频应用，并逐步成为宽带综合业务数字网的瓶颈。
为了克服铜线接入网的缺陷，产生了以光纤作为主要传输媒质的OAN(Optical Access Network，光纤接入网)。由于光纤具有容量大、质量高、性能稳定、防电磁干扰、保密性强等优点，且光纤接入网的高性能、宽带宽，最能适应未来的宽带接入发展方向，最终以FTTH(Fiber to the Home，光纤到户)实现全业务的接入网。
OAN按室外传输是否有源，可分为PON(Passive Optical Network，无源光网络)和AON(Active Optical Network，有源光网络)。其中，PON具有成本低、便于维护、对各种业务透明等优点，且易于扩容和展开业务，同时PON能够平滑地过渡到FTTH。PON可以分为PSPON(Power-Split PassiveOptical Network，功率分割无源光网络)和WDM-PON(Wavelength-divisionMultiplexing-PON，波分复用型无源光网络)。当前已经应用的BPON(BoardPON)和GPON(Gitbit PON)属于PSPON。PSPON采用星型耦合器分路，上/下行传送采用TDMA(Time-division Multiple Address，时分多址)/TDM(Time-division Multiplexing，时分复用)方式实现共享信道带宽，因而限制了ONU数量和接入到用户的传输速率。
WDM-PON在接入网中的应用结构如图1所示，光线路终端通过WDM(Wavelength-division Multiplexing，密集波分复用)技术与不同用户网络单元通信，进而实现与电话、计算机和电视机的信息交互，另外，光线路终端侧可以通过合波器将CATV(有线电视)信号发送到传输线路。在实际应用中，由于实现的技术不同，使用波长段和方法的不同，拓扑会有些差别，但实现功能相同：用户ONU要接收中心局OLT的信息，同时要上传信息；OLT要向每个ONU发送信息，同时接收用户上传的信息。
在实现WDM-PON时，光器件的成本是限制WDM技术广泛应用的主要原因。因为在光路中应用了波分器件，因此要求ONU和OLT发射模块中的激光器输出波长稳定的光源，而目前稳定波长激光器由于制冷等方面的原因，成本很高、体积大、功耗高。此外，为了减小运营，管理，维护和扩容的费用，ONU期望设计成与波长无关，即每个ONU不需要限定给特别的波长。
为了实现ONU与波长无关，现有技术中采用了不同方法。其中普遍应用的方案是ONU中只出现调制器，载波光信号通过光传输网提供，在该种方案中一种方法是上行占用C波段，下行占用L波段，C波段的载波也由OLT发出，到ONU环回作为上行信号载波，结构如图2。另一种方案是在ONU中配置FP(法布里-波罗)激光器，网络提供波长锁模的方法，通常锁模光源来自于分割宽带ASE(自发发射)，结构如图3，(参见US20040213574)，这种方法在ONU中仍然需要配有光源模块。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种波分复用无源光网络及实现方法，以解决现有光路环回技术中提供ONU上行信号载波需要额外的激光器光源的缺陷。
为了解决上述问题，本发明提供了一种波分复用无源光网络，包括：光线路终端和至少一个光网络单元，所述光线路终端包括至少一个光线路终端发射模块，每个光网络单元包括一个光网络单元接收模块，所述光线路终端发射模块与所述光网络单元接收模块一一对应；
所述光线路终端发射模块，用于将同一光源分成两束，一束作为下行信号载波，一束从光网络单元环回，作为上行信号载波；
所述光网络单元接收模块，用于接收光线路终端发射模块的信号，并利用接收的光线路终端发射模块提供的上行信号载波发送上行信号。
所述光线路终端发射模块进一步包括：光源、分光器、合波器、调制器、分路选择器、光线路终端接收器；
所述分光器，用于将光源发出的连续光分成两束，一束作为上行信号载波直接输入到合波器；另一束作为下行信号载波输入到调制器；
所述调制器，将下行信号调制到下行信号载波后输入合波器；
所述合波器，将下行信号与上行信号载波合波后经分路选择器发送到光网络单元；
光线路终端接收器，通过分路选择器接收光网络单元发送的上行信号。
所述调制器进行副载波调制，下行信号的中心波长与上行信号载波的中心波长相比偏移Δλ。
所述光网络单元进一步包括：分波器、光网络单元接收器、分路选择器、上行信号调制器；
所述分波器，将所述光线路终端发射模块发送的上行信号载波和信号光分开；
所述光网络单元接收器，用于接收下行信号；
所述分路选择器，用于将上行信号载波发送到上行信号调制器；
所述上行信号调制器，用所述上行信号载波调制上行信号；并将调制后的上行信号光经过分波器发送到光线路终端。
所述光网络单元接收器还包括下行信号解调器，用于解调接收到的下行信号。
所述解调器包括全光探测副载波解调器或副载波调制电外差拍频解调器。
所述全光探测副载波解调器包括：光滤波器和光探测器，所述光滤波器使工作频率的带有载波的信号通过，并由光探测器将光信号转换为电信号。
所述分路选择器包括：环行器、具有分路选择功能的器件或系统。
光线路终端还包括不提供共享光源的发射模块，所述光网络单元还包括与上述发射模块对应的接收模块。
本发明还提供了一种波分复用无源光网络的实现方法，
A、在光线路终端将同一光源分为两束，一束调制后传送下行信号，另一束作为上行信号载波；
B、上述两束光经合波后发送到光网络单元接收模块；
C、所述光网络单元接收模块解调下行信号，并利用所述上行信号载波发送上行信号。
步骤A所述调制为副载波调制。
步骤C对副载波解调方式包括全光探测副载波解调和副载波调制电外差拍频解调。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明在OLT传输下行信号的同时传输连续光源到ONU，此连续光用作上行传送信号的载波，从而不再需要在ONU中使用其他的光源发生器产生上行信号的载波，节省ONU中的光源发生器，节省系统成本，也会使开设和维护的成本降低；并且，上行光信号和下行光信号共用同一光波长段，节省光纤带宽。
进一步，本发明中下行信号采用副载波调制，中心波长与上行信号的中心波长分开，在低功率条件下，可以避免在同一光纤传输时的相互干扰。
进一步，本发明使用全光探测解调的副载波调制方式，简化系统结构。
附图说明
图1是一种波分复用无源光网络结构图；
图2是现有技术中一种实现ONU与波长无关的网络结构图；
图3是现有技术中另一种实现ONU与波长无关的网络结构图；
图4是本发明一个优选实施例结构图；
图5是本发明另一个优选实施例结构图；
图6a是下行传输时合波器3与分波器4之间信号光谱图；
图6b是下行传输时分波器4与光网络单元接收模块6之间信号光谱图；
图7a是利用副载波调制电外差拍频解调方案结构图；
图7b是利用全光探测副载波解调方案结构图；
图8是本发明多光线路终端发射模块和多光网络单元接收模块级联结构图；
图9是本发明一种波分复用无源光网络的实现方法流程图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。
本发明用于实现接入网的光线路终端到网络单元之间的信号传输。本发明波分复用无源光网络的一个实施例如图4所示，包括：在光线路终端侧具有一个可以提供共享光源的光线路终端发射模块1、在光网络单元侧提供一个光网络单元接收模块6、及传输光纤段7。光网络单元接收模块6利用光线路终端发射模块1提供的共享光源发射上行信号，同时接收下行信号。其中，单向箭头表示单纤单向传输，双向箭头表示单纤双向传输；下行传输的波长标于线上方，上行传输的波长标于线下方。
光线路终端发射模块1中包括：光源11(如单纵模连续光源)、分光器12、合波器13、调制器14、分路选择器15和光线路终端接收模块16。其中，分光器12也可以是功分器，用于将光源11发出的连续光分成两束，一束直接输入到合波器13，一束经过调制器14，加载上传输信号后输入合波器13，与另一束不带信号的连续光合波后输出到环形器的1端口。
其中，分路选择器包括：环行器、具有分路选择功能的器件或系统。其中，环行器是一种单向传输光束的器件，输入光从输入端口1进入光环行器，从第二个端口输出，同样从第二个端口进入光环行器的光被反射倒第三个端口输出。
光网络单元接收模块6同时实现下行光信号的接收和上行光信号的发送，包括分波器61、光网络单元接收器62、环行器63和调制器64。其中，分波器61将光线路终端发送模块1送来的波长为λ的连续光和波长为λ±Δλ的信号光分开。信号光被送到接收模块解调，而连续光被用作上行信号的载波，由环形器的2端口输入到调制器64加载上待传输信号后，再由环形器的3端口送回到传输线路传送到模块1，由接收模块16接收。所述接收模块16具有处理突发模式的功能。系统ONU端在接收到OLT允许发送数据的指令后，采用突发模式发送数据到上行帧的指定时隙，因此ONU端光收发器件除具有千兆以太网光收发器件的要求外，还必须支持突发发射模式。对于ONU光收发器件而言，其连续接收一般采用PIN接收机，突发发射可采用FP激光器或者DFB激光器。
上述实施例只说明光线路终端侧有一个发送单元，且只对应一个光网络单元的情况，实际上一个光线路终端中可以对应多个光网络单元，因此，可以在光线路单元中设置多个发送模块，并增加波分复用合波器、分波器实现光网络，并且可以与现有技术中的光收发器混合使用如图5所示，在图4的基础上增加：不提供共享光源的光信号发射模块2；波分复用合波器3；波分复用分波器4；接收不提供共享光源的光信号发射模块2的光信号的光接收模块5。其中，下行传输时，合波器3与分波器4之间的光纤段中传输的信号光谱如图6(a)所示；下行传输时分波器与4接收单元6之间信号光谱如图6(b)所示。
所述调制器14为副载波调制(SCM，  SubCarrier Modulation)器，从而输出光的中心波长与连续光的中心波长相比偏移Δλ(可以是正向偏移，也可以是负向偏移，Δλ的值可根据分波器61的波长分辨率确定)，从环形器15的2端口输出的中心波长为λ的连续光和中心波长为λ±Δλ的信号光的合光。
此外，本发明对副载波调制的信号与传统的副载波调制电外差拍频解调方案不同的全光探测副载波解调方案。所述副载波调制电外差拍频解调方案如图7a所示，在光网络单元侧，对接收到的光信号先进行光电探测，将光信号转换为电信号；通过载波相乘解调出有用电信号，再通过电滤波器屡出信息数据。全光探测副载波解调方案如图7b所示，包括光滤波器和光探测器，所述光滤波器使工作频率的带有载波的信号通过，并由光探测器将光信号转换为电信号。图中fc为光载波的中心频率，f1，f2为副载波频率。
另外，多个光线路终端发送模块通过多个合波器可以实现大量级联，从而增加对端的光网络单元数量，如图8所示。光线路终端包括多个光线路终端发射模块，每个光网络单元包括一个光网络单元接收模块，所述光线路终端发射模块与所述光网络单元接收模块一一对应。
另外，光线路终端还可以包括不提供共享光源的发射模块，且光网络单元还包括与上述发射模块对应的接收模块。
本发明还提供了一种波分复用无源光网络的实现方法，如图9所示，包括：
步骤s101，在光线路终端将同一光源分为两束，一束调制后传送下行信号，另一束作为上行信号载波；其中，调制为副载波调制。
步骤s102，上述两束光经合波后发送到光网络单元接收模块；
步骤s103，所述光网络单元接收模块解调下行信号，并利用所述上行信号载波发送上行信号，并当步骤s101采用副载波调制时，采用全光探测副载波解调对调制信号进行解调。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以作出若干改进和润饰，比如本发明也可通过双纤双向的网络结构实现，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1、一种波分复用无源光网络，包括：光线路终端和至少一个光网络单元，其特征在于，所述光线路终端包括至少一个光线路终端发射模块，每个光网络单元包括一个光网络单元接收模块，所述光线路终端发射模块与所述光网络单元接收模块一一对应；
所述光线路终端发射模块，用于将同一光源分成两束，一束作为下行信号载波，一束从光网络单元环回，作为上行信号载波；
所述光网络单元接收模块，用于接收光线路终端发射模块的信号，并利用接收的光线路终端发射模块提供的上行信号载波发送上行信号。
2、如权利要求1所述波分复用无源光网络，其特征在于，所述光线路终端发射模块进一步包括：光源、分光器、合波器、调制器、分路选择器、光线路终端接收器；
所述分光器，用于将光源发出的连续光分成两束，一束作为上行信号载波直接输入到合波器；另一束作为下行信号载波输入到调制器；
所述调制器，将下行信号调制到下行信号载波后输入合波器；
所述合波器，将下行信号与上行信号载波合波后经分路选择器发送到光网络单元；
光线路终端接收器，通过分路选择器接收光网络单元发送的上行信号。
3、如权利要求2所述波分复用无源光网络，其特征在于，所述调制器进行副载波调制，下行信号的中心波长与上行信号载波的中心波长相比偏移Δλ。
4、如权利要求1所述波分复用无源光网络，其特征在于，所述光网络单元进一步包括：分波器、光网络单元接收器、分路选择器、上行信号调制器；
所述分波器，将所述光线路终端发射模块发送的上行信号载波和信号光分开；
所述光网络单元接收器，用于接收下行信号；
所述分路选择器，用于将上行信号载波发送到上行信号调制器；
所述上行信号调制器，用所述上行信号载波调制上行信号；并将调制后的上行信号光经过分波器发送到光线路终端。
5、如权利要求4所述波分复用无源光网络，其特征在于，所述光网络单元接收器还包括下行信号解调器，用于解调接收到的下行信号。
6、如权利要求5所述波分复用无源光网络，其特征在于，所述解调器包括全光探测副载波解调器或副载波调制电外差拍频解调器。
7、如权利要求6所述波分复用无源光网络，其特征在于，所述全光探测副载波解调器包括：光滤波器和光探测器，所述光滤波器使工作频率的带有载波的信号通过，并由光探测器将光信号转换为电信号。
8、如权利要求2或4所述波分复用无源光网络，其特征在于，所述分路选择器包括：环行器、具有分路选择功能的器件或系统。
9、如权利要求1所述波分复用无源光网络，其特征在于，光线路终端还包括不提供共享光源的发射模块，所述光网络单元还包括与上述发射模块对应的接收模块。
10、一种波分复用无源光网络的实现方法，其特征在于，
A、在光线路终端将同一光源分为两束，一束调制后传送下行信号，另一束作为上行信号载波；
B、上述两束光经合波后发送到光网络单元接收模块；
C、所述光网络单元接收模块解调下行信号，并利用所述上行信号载波发送上行信号。
11、如权利要求10所述波分复用无源光网络的系统，其特征在于，步骤A所述调制为副载波调制。
12、如权利要求11所述波分复用无源光网络的系统，其特征在于，步骤C对副载波解调方式包括全光探测副载波解调和副载波调制电外差拍频解调。
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