CN204046614U - 基于光码分多址复用的局端光收发装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种基于光码分多址复用的局端光收发装置，主要由光发送模块、光接收模块、信号处理模块、中央处理器和存储器组成。光发送模块包括m个数据编码模块、具有m个输入端的密集波分复用器和发送光放大器。光接收模块包括接收光放大器、具有m个输出端的密集波分解复用器和m个数据解码模块。存储器连接在中央处理器上，中央处理器与信号处理模块相连接；信号处理模块与每个数据编码模块的控制端和每个数据解码模块的控制端相连。本实用新型既能扩大现有OCDMA接入网的容量，同时又具备可监控、高速率和低成本的特点。

Description

基于光码分多址复用的局端光收发装置
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种基于光码分多址复用的局端光收发装置。
背景技术
随着互联网的持续快速发展，诸如视频会议、数字电视和在线游戏等高带宽业务不断涌现，要求接入网满足高的吞吐量、严格的QoS(服务质量)和可靠的安全性能等要求。在这样的要求下传统的铜线接入网已无法满足，拥有巨大带宽等优势的光纤接入网得到了迅猛的发展。
光网络的大容量和高速率主要取决于多址复用技术，目前有三种主流技术分别为OTDM(光时分复用)、OWDM(光波分复用)和OCDMA(光码分多址)。OCDMA技术是一种将大容量的光纤通信与CDMA(码分多址)的灵活性相结合的多址复用技术，是CDMA在光通信领域的应用和延伸。与其他多址复用技术相比，OCDMA具有异步接入、共享信道和数据保密性强等优势。
基于OCDMA的局端收发装置为一种应用在光纤接入网中心局端的局端设备，是光纤接入网与上层核心网连接的接口设备。局端光收发装置完成核心网的下行数据分发至光分配网和将来自光分配网的上行数据接入核心网。而现有基于OCDMA的发送和接收装置的编解码器采用SSFBG(超结构光纤布拉格光栅)等光学器件作为编解码器，尽管研究者设计了许多的光学编解码器方案，但目前仍未有制备工艺简单，价格低廉大规模适用的光学编解码器，而且为了减小信号的差拍噪声和多址干扰对OCDMA系统的影响，接收装置往往需要使用价格昂贵的光阈值器等器件。亟待一种满足大容量、高速率且成本低的发送和接收装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于光码分多址复用的局端光收发装置，其既能扩大现有OCDMA接入网的容量，同时又具备可监控、高速率和低成本的特点。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于光码分多址复用的局端光收发装置，主要由光发送模块、光接收模块、信号处理模块、中央处理器和存储器组成。光发送模块包括m个数据编码模块、具有m个输入端的密集波分复用器和发送光放大器；每个数据编码模块均包括激光器、n个编码链路和光耦合器；每个编码链路的其中一个输入端与核心网相连，另一个输入端与激光器的输出端相连，每个编码链路的输出端连接光耦合器的输入端，光耦合器的输出端连接密集波分复用器的一个输入端；密集波分复用器的输出端连接发送光放大器的输入端，发送光放大器的输出端与光分配网相连。光接收模块包括接收光放大器、具有m个输出端的密集波分解复用器和m个数据解码模块；每个数据解码模块均包括光分路器和n个解码链路；每个解码链路的输入端连接光分路器的输出端，每个解码链路的输出端与核心网络相连，光分路器的输入端连接密集波分解复用器的一个输出端；密集波分解复用器的输入端与接收光放大器的输出端相连，接收光放大器的输入端与光分配网相连。存储器连接在中央处理器上，中央处理器与信号处理模块相连接；信号处理模块与每个数据编码模块的控制端和每个数据解码模块的控制端相连。
上述方案中，每个编码链路均由光调制器和电子编码器组成；激光器的输出端连接光调制器的一个输入端，核心网经电子编码器连接光调制器的另一个输入端，光调制器的输出端连接光耦合器的输入端；信号处理模块连接电子编码器的控制端。
上述方案中，每个解码链路均由光电探测器和电子解码器组成；光分路器的输出端连接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端经电子解码器连接核心网；信号处理模块连接电子解码器的控制端。
上述方案中，所述信号处理模块由信号转发器和监控信号处理器组成；其中信号转发器与中央处理器相接，信号转发器经监控信号处理器与每个数据编码模块的控制端和每个数据解码模块的控制端相连。
作为改进，所述基于光码分多址复用的局端光收发装置还进一步包括通信模块，信号处理器模块通过该通信模块与计算机相连。
上述改进方案中，所述信号处理模块由信号转发器、监控信号处理器、以太网信号处理器和串口信号处理器组成；信号转发器与中央处理器相接，信号转发器经监控信号处理器与每个数据编码模块的控制端和每个数据解码模块的控制端相连；信号转发器经以太网信号处理器与通信模块的以太网接口相连，信号转发器经串口信号处理器与通信模块的串口相连。
上述方案中，所述m的取值范围介于16～160之间。
上述方案中，所述n的取值范围介于10～900之间。
上述方案中，所述m＝n或m≠n。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
1、采用密集波分复用扩大现有OCDMA接入网的容量，并且具有异步接入和共享信道的特点。
2、采用高速电子编解码器替代光学编解码器降低了成本，并且具有编解码方式灵活的优势。
3、可动态改变编解码器，通过通信模块实现装置远程监控，便于维护员及时了解装置运行状态，针对情况进行调整。
附图说明
图1为一种基于光码分多址复用的局端光收发装置的原理框图。
图2为图1中的信号处理模块的原理框图。
图3为另一种基于光码分多址复用的局端光收发装置的原理框图。
图4为图3中的信号处理模块的原理框图。
具体实施方式
实施例1：
一种基于光码分多址复用的局端光收发装置，如图1所示，主要由光发送模块、光接收模块、信号处理模块、中央处理器和存储器组成。
光发送模块包括m个数据编码模块、具有m个输入端的密集波分复用器和发送光放大器。数据编码模块用于实现下行数据的编码和调制，并将编码后的下行数据耦合输出。密集波分复用器用于实现m个数据编码模块输出的不同波长下行数据合并输出。发送光放大器用于实现光信号的放大，提高发送功率。
每个数据编码模块均包括激光器、n个编码链路和光耦合器。激光器用于提供光载波。光耦合器用于实现数据的耦合叠加并输出到密集波分复用器。每个编码链路的其中一个输入端与核心网相连，另一个输入端与激光器的输出端相连，每个编码链路的输出端连接光耦合器的输入端，光耦合器的输出端连接密集波分复用器的一个输入端。密集波分复用器的输出端连接发送光放大器的输入端，发送光放大器的输出端与光分配网相连。上述每个编码链路均由光调制器和电子编码器组成。电子编码器为高速FPGA(现场可编程门阵列)编码器，用于实现下行数据的编码，光调制器用于将已编码的下行数据调制到光载波上输出。激光器的输出端连接光调制器的一个输入端，核心网经电子编码器连接光调制器的另一个输入端，光调制器的输出端连接光耦合器的输入端。信号处理模块连接电子编码器的控制端。
为保证同一波长信道的不同用户具有不同的编码，第1电子编码器至第n电子编码器各不相同。m个输入端的密集波分复用器的输入波长范围为λ1至λm。n路下行数据分别经过第1电子编码器至第n电子编码器编码后，分别输出到光调制器，光调制器将已编码的n路下行数据调制到光载波上输出，数据经光耦合器的耦合叠加后输出到密集波分复用器。密集波分复用器将所接收到的不同波长下行数据合并通过一根光纤输出至发送光放大器，经发送光放大器放大信号后输出至光分配网。
光接收模块包括接收光放大器、具有m个输出端的密集波分解复用器和m个数据解码模块。接收光放大器用于实现光信号的放大，提高接收功率。密集波分解复用器用于实现不同波长上行数据的分离并输出到数据解码模块。数据解码模块用于实现上行数据的分路，并对分路后的上行数据解码并输出。
每个数据解码模块均包括光分路器和n个解码链路。光分路器用于实现上行数据的分路并输出。每个解码链路的输入端连接光分路器的输出端，每个解码链路的输出端与核心网络相连，光分路器的输入端连接密集波分解复用器的一个输出端。密集波分解复用器的输入端与接收光放大器的输出端相连，接收光放大器的输入端与光分配网相连。上述每个解码链路均由光电探测器和电子解码器组成。光电探测器用于实现光信号转换为电信号，电子解码器为高速FPGA(现场可编程门阵列)解码器，用于实现上行数据的解码并输出。光分路器的输出端连接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端经电子解码器连接核心网。信号处理模块连接电子解码器的控制端。
第1电子解码器至第n电子解码器各不相同。m个输出端的密集波分解复用器的输出波长范围为λ1至λm。上行数据经接收光放大器放大信号后输出到密集波分解复用器，密集波分解复用器将不同波长上行数据的分离并输出到相应的数据解码模块，上行数据经光分路器后分成n路并输出，n路上行数据分别经过第1光电探测器至第n光电探测器后，光信号转换成电信号分别输出到电子解码器，通过各解码器恢复出上行数据并输出。
存储器连接在中央处理器上，中央处理器与信号处理模块相连接。信号处理模块与每个数据编码模块的控制端和每个数据解码模块的控制端相连。上述中央处理器为ARM处理器，运行嵌入式系统和处理任务。上述存储器包括FLASH(闪存)和SDRAM(同步动态随机存储器)，用于存储嵌入式系统程序和程序运行内存。上述信号处理模块如图2所示，其由信号转发器和监控信号处理器组成。其中信号转发器与中央处理器相接，信号转发器经监控信号处理器与每个数据编码模块的控制端和每个数据解码模块的控制端相连。监控信号处理器用于实现光发送模块和光接收模块的监控信号的编解码。信号转发器用于将处理后的信号输出到中央处理器和将中央处理器信号输出到各信号处理器。
数据编码模块和数据解码模块的个数m取决于信号处理模块和中央处理的性能，在本实施例中，所述m的取值范围介于16～160之间。编码链路和解码链路的个数n取决于信号处理模块和中央处理的性能，在本实施例中，所述n的取值范围介于10～900之间。此外，数据编码模块的个数m与编码链路的个数n可以相等也可以不相等，数据解码模块的个数m与解码链路的个数n可以相等也可以不相等。
实施例2：
本实施例2的另一种基于光码分多址复用的局端光收发装置与实施例1大体相同，不同之处是，在信号处理器模块上增设有一通信模块。即本实施例2的一种基于光码分多址复用的局端光收发装置，如图3所示，其主要由光发送模块、光接收模块、信号处理模块、中央处理器、存储器和通信模块组成。
存储器连接在中央处理器上，中央处理器与信号处理模块相连接；信号处理模块与光发送模块的每个数据编码模块的控制端和光接收模块的每个数据解码模块的控制端相连。
此时，所述信号处理模块如图4所示，其由信号转发器、监控信号处理器、以太网信号处理器和串口信号处理器组成。信号转发器与中央处理器相接，信号转发器经监控信号处理器与每个数据编码模块的控制端和每个数据解码模块的控制端相连。信号转发器经以太网信号处理器与通信模块的以太网接口相连，信号转发器经串口信号处理器与通信模块的串口相连。以太网信号处理器用于实现网络信号的拆分数据包和解码，并将获取到的中央处理器信号等编码成网络信号。串口信号处理器用于实现与局端收发装置相连接的串口设备通信信号的并/串转换、串/并转换和编解码。上述通信模块上的以太网接口或串口与相应的计算机相连。其中计算机可以是上位机也可以是物联网。
通过通信模块接入互联网，使用互联网协议与计算机连接通信。计算机可以监控局端收发装置的运行。信号处理模块将从光发送模块和光接收模块获取到的工作状态等监控信息输出到中央处理器，经中央处理器处理后输出到信号处理模块，信号处理模块中以太网信号处理器编码后通过以太网接口发送至计算机，实现远程监查。计算机发出控制信号，如改变编解码，通过以太网输出到信号处理模块，经信号处理模块中以太网信号处理器解码处理后输出到中央处理器，中央处理器处理后，通过信号处理模块中监控信号处理器输出到光发送模块和光接收模块，实现远程动态的改变编解码器，进而控制装置的运行。

Claims (9)

1.基于光码分多址复用的局端光收发装置，其特征在于：主要由光发送模块、光接收模块、信号处理模块、中央处理器和存储器组成；
光发送模块包括m个数据编码模块、具有m个输入端的密集波分复用器和发送光放大器；每个数据编码模块均包括激光器、n个编码链路和光耦合器；每个编码链路的其中一个输入端与核心网相连，另一个输入端与激光器的输出端相连，每个编码链路的输出端连接光耦合器的输入端，光耦合器的输出端连接密集波分复用器的一个输入端；密集波分复用器的输出端连接发送光放大器的输入端，发送光放大器的输出端与光分配网相连；
光接收模块包括接收光放大器、具有m个输出端的密集波分解复用器和m个数据解码模块；每个数据解码模块均包括光分路器和n个解码链路；每个解码链路的输入端连接光分路器的输出端，每个解码链路的输出端与核心网络相连，光分路器的输入端连接密集波分解复用器的一个输出端；密集波分解复用器的输入端与接收光放大器的输出端相连，接收光放大器的输入端与光分配网相连；
存储器连接在中央处理器上，中央处理器与信号处理模块相连接；信号处理模块与每个数据编码模块的控制端和每个数据解码模块的控制端相连。
2.根据权利要求1所述基于光码分多址复用的局端光收发装置，其特征在于：
每个编码链路均由光调制器和电子编码器组成；激光器的输出端连接光调制器的一个输入端，核心网经电子编码器连接光调制器的另一个输入端，光调制器的输出端连接光耦合器的输入端；信号处理模块连接电子编码器的控制端。
3.根据权利要求1所述基于光码分多址复用的局端光收发装置，其特征在于：
每个解码链路均由光电探测器和电子解码器组成；光分路器的输出端连接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端经电子解码器连接核心网；信号处理模块连接电子解码器的控制端。
4.根据权利要求1所述基于光码分多址复用的局端光收发装置，其特征在于：
所述信号处理模块由信号转发器和监控信号处理器组成；其中信号转发器与中央处理器相接，信号转发器经监控信号处理器与每个数据编码模块的控制端和每个数据解码模块的控制端相连。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述基于光码分多址复用的局端光收发装置，其特征在于：还进一步包括通信模块，信号处理器模块通过该通信模块与计算机相连。
6.根据权利要求5所述基于光码分多址复用的局端光收发装置，其特征在于：
所述信号处理模块由信号转发器、监控信号处理器、以太网信号处理器和串口信号处理器组成；信号转发器与中央处理器相接，信号转发器经监控信号处理器与每个数据编码模块的控制端和每个数据解码模块的控制端相连；信号转发器经以太网信号处理器与通信模块的以太网接口相连，信号转发器经串口信号处理器与通信模块的串口相连。
7.根据权利要求1所述基于光码分多址复用的局端光收发装置，其特征在于：所述m的取值范围介于16～160之间。
8.根据权利要求1所述基于光码分多址复用的局端光收发装置，其特征在于：所述n的取值范围介于10～900之间。
9.根据权利要求1所述基于光码分多址复用的局端光收发装置，其特征在于：所述m＝n或m≠n。
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CN108181821A (zh) * 2017-12-29 2018-06-19 长春理工大学 远程无主机光纤控制系统

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