CN101714907A - 无源光网络通信方法及***、光网络单元和光线路终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源光网络PON通信方法，利用波分复用技术，生成多个波长不同的光载波组，每个光载波组包括波长相同的多个光载波，采用光码分多址OCDMA技术对每一波长的载波进行码分，通过混沌扩频处理将用户信号变为带有混沌扩频特征的信号序列，在每一个载波上根据OCDMA***的地址码区分不同的用户，在接收端通过相关解码和匹配运算，恢复出原始信号。本发明还公开了一种PON***以及光线路终端OLT和光网络单元ONU。采用本发明的PON通信方法、***以及OLT和ONU，在波分复用的基础上进行OCDMA，并且采用混沌扩频技术产生OCDMA***的地址码，因此扩展了PON***中的用户容量。

Description

无源光网络通信方法及***、光网络单元和光线路终端

技术领域

本发明涉及光接入网技术，特别是涉及一种无源光网络(PON)通信方法及***、一种光网络单元(ONU)以及一种光线路终端(OLT)。

背景技术

PON技术是目前解决接入网带宽瓶颈、实现光纤入户(FTTH)的最理想的解决方案。目前的PON主要包括两类，即：波分复用(WDM)的PON和时分复用(TDM)的PON。其中，采用波分复用的PON能够避免时分复用的PON中的ONU测距和快速比特同步等技术难点，并具有高带宽、协议透明、线路速率独立、虚拟点到点连接、高安全性和易升级性等优势，因此，波分复用的PON在PON技术中日益突出。

但是，由于光纤存在非线性现象，因此当波分复用的PON***的波长数量达到一定阈值后，通道间串扰的瓶颈变得尤为突出，波长数目的线性增加会引起成本的指数级增长，因此，目前的波分复用的PON***的可用波长的数量受到限制，因为在波分复用的PON***中，一个波长的光信号用于为一个用户进行数据传输，即用不同的波长区分不同的用户，因此波长数量的限制导致目前的PON***无法实现大容量的用户接入。

发明内容

本发明提供了一种PON通信方法，旨在扩大PON***的用户容量。

本发明还提供了一种PON***，旨在扩大用户容量。

本发明还提供了一种ONU，旨在扩大PON***的用户容量。

本发明还提供了一种OLT，旨在扩大PON***的用户容量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种无源光网络PON通信方法，该方法包括：

发送端生成一个以上的光载波组，每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载波，其中，不同光载波组包括的光载波的波长不同；

发送端采用混沌扩频技术生成光码分多址OCDMA***的地址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波上，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同；

发送端将同一光载波组中的所有光载波耦合成一路耦合信号，并将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接收端；

接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单波长信号；

接收端将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号，对每个光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。

所述采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码包括：

利用混沌映射产生一个混沌序列；对产生的混沌序列进行量化；将量化后的混沌序列作为OCDMA***的地址码；

其中，

所述利用混沌映射产生一个混沌序列为：采用一级逻辑Logistic映射产生混沌序列；所述一级逻辑映射为：

x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，其中，n为项序号，x_n为混沌序列中的第n项，γ为分形参数，3.57＜γ≤4；

所述对产生的混沌序列进行量化为：

其中，由a_n组成的序列为量化后的混沌序列；

或，

所述利用混沌映射产生一个混沌序列为：采用二级逻辑映射产生混沌序列；所述二级逻辑映射为：

根据x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，以初值x₀开始迭代，得到实值混沌序列{x_k，k＝0，1，2…}，选择{x_k，k＝0，1，2…}中部分值作为初始条件，根据

生成混沌序列，其中，k为项序号，x_k为混沌序列中的第k项，n为项序号，y_n为混沌序列中的第n项，a为实数，γ₂为分形参数，3.57＜γ₂≤4；

所述对产生的混沌序列进行量化为：

$y_n=\underset{i=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{-(i+1)}\≈2^{-L}\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{(L-1)-i}=2^{-L}{Y}_n,$

其中，

其中，由y_n组成的序列为量化后的混沌序列，a_i＝0，1，L为实数。

本发明还公开了一种无源光网络PON***，包括：发送端和接收端；

所述发送端生成一个以上的光载波组，每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载波，其中，不同光载波组包括的光载波的波长不同，采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波上，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同，将同一光载波组中的所有光载波耦合成一路耦合信号，并将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接收端；

所述接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单波长信号，将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号，对每个光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。

所述发送端包括：光线路终端OLT；

所述接收端包括：波长路由器、一个以上的耦合器和一个以上光网络单元ONU；

所述波长路由器接收来自OLT的下行发送信号，对下行发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的下行单波长信号，将一个波长的下行单波长信号发送给一个耦合器，不同波长的下行单波长信号分别发送给不同的耦合器；

每个耦合器接收来自波长路由器的一个波长的下行单波长信号，将该下行单波长信号分路成一个以上相同的下行光接收信号，将一个下行光接收信号发送给一个ONU；

每个ONU接收一个下行光接收信号，对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到发送给自身用户的数据。

所述发送端包括：波长路由器、一个以上的耦合器和一个以上的光网络单元ONU；所述波长路由器与一个以上的耦合器分别相连；每个耦合器与所有ONU中的部分ONU相连，每个ONU只连接一个耦合器；

所述接收端包括：光线路终端OLT；

所述每个ONU生成一个单波长的上行光载波，所有ONU共同生成一个以上的上行光载波组，其中，与同一耦合器相连的不同的ONU生成的上行光载波波长相同，构成一个上行光载波组，不同的上行光载波组包括的上行光载波的波长不同；每个ONU采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，将一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个上行光载波上传送给耦合器，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同；

每个耦合器将一个上行光载波组中的所有上行光载波耦合成一路上行耦合信号发送给波长路由器；

所述波长路由器接收来自所有耦合器的上行耦合信号，复用成一路上行发送信号传送给OLT。

所述OLT/ONU利用混沌映射产生一个混沌序列，对产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列作为OCDMA***的地址码；

所述OLT/ONU采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射为：

x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，其中，n为项序号，x_n为混沌序列中的第n项，γ为分形参数，3.57＜γ≤4；

所述对产生的混沌序列进行量化为：

其中，由a_n组成的序列为量化后的混沌序列；

或，

所述OLT/ONU采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为：

根据x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，以初值x₀开始迭代，得到实值混沌序列{x_k，k＝0，1，2…}，选择{x_k，k＝0，1，2…}中部分值作为初始条件，根据

生成混沌序列，其中，k为项序号，x_k为混沌序列中的第k项，n为项序号，y_n为混沌序列中的第n项，a为实数，γ₂为分形参数，3.57＜γ₂≤4；

所述OLT/ONU根据以下公式对产生的混沌序列进行量化：

$y_n=\underset{i=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{-(i+1)}\≈2^{-L}\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{(L-1)-i}=2^{-L}{Y}_n,$

其中，

其中，由y_n组成的序列为量化后的混沌序列，a_i＝0，1，L为实数。

本发明还公开了一种光线路终端OLT，包括：第一波长路由器和一个以上的光码分多址OCDMA组；

每一个所述OCDMA组，包括：第一光收发器、第一耦合器和一个以上第一光混沌编解码器；

在下行方向，每个OCDMA组的第一光收发器生成一个波长的下行光载波，其中，不同OCDMA组的第一光收发器生成的下行光载波的波长不同；在一个OCDMA组内，第一光收发器将生成的下行光载波送入一个以上的第一光混沌编解码器；每个第一光混沌编解码器接收来自第一光收发器的下行光载波，采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，同一OCDMA组内不同的第一光混沌编解码器选择不同的地址码，每个第一光混沌编解码器将发送给一个用户的数据采用该第一光混沌编解码器对应的地址码进行扩频处理后加载到接收的下行光载波上传送给第一耦合器；第一耦合器接收同一OCDMA组内的所有第一光混沌编码器的下行光载波，耦合成一路下行耦合信号后送入第一波长路由器；所述第一波长路由器接收来自所有第一耦合器的下行耦合信号，复用成一路下行发送信号传送出去；

在上行方向，所述第一波长路由器接收上行发送信号，对上行发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的上行单波长信号，将一个波长的上行单波长信号发送给一个OCDMA组的第一耦合器，不同波长的上行单波长信号分别发送给不同OCDMA组的第一耦合器；在一个OCDMA组内，第一耦合器接收来自波长路由器的一个波长的上行单波长信号，将该上行单波长信号分路成一个以上相同的上行光接收信号，将每一个上行光接收信号传送给一个第一光混沌编解码器；每个第一光混沌编解码器接收来自第一耦合器的一个上行光接收信号，对上行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第一光收发器，第一光收发器通过门限判决获得用户发送数据。

所述第一光编解码器包括：混沌发生器、量化模块和编码模块；所述混沌发生器利用混沌映射产生一个混沌序列并发送给量化模块；量化模块对混沌发生器产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列送入编码模块；所述编码模块接收量化后的混沌序列，将量化后的混沌序列作为OCDMA***的地址码；

所述混沌发生器采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射的为：

x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，其中，n为项序号，x_n为混沌序列中的第n项，γ为分形参数，3.57＜γ≤4；

所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为：

其中，由a_n组成的序列为量化后的混沌序列；

或，

所述混沌发生器采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为：

根据x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，以初值x₀开始迭代，得到实值混沌序列{x_k，k＝0，1，2…}，选择{x_k，k＝0，1，2…}中部分值作为初始条件，根据生成混沌序列，其中，k为项序号，x_k为混沌序列中的第k项，n为项序号，y_n为混沌序列中的第n项，a为实数，γ₂为分形参数，3.57＜γ₂≤4；

所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为：

$y_n=\underset{i=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{-(i+1)}\≈2^{-L}\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{(L-1)-i}=2^{-L}{Y}_n,$

其中，

其中，由y_n组成的序列为量化后的混沌序列，a_i＝0，1，L为实数。

本发明还公开了一种光网络单元ONU，包括：第二光混沌编解码器和第二光收发器；

在下行方向，所述第二光混沌编解码器接收下行光接收信号，对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第二光收发器；第二光收发器通过门限判决得到发送给自身用户的数据；

在上行方向，所述第二光收发器生成一个单波长的上行光载波并发送给第二光混沌编解码器；第二光混沌编解码器接收来自第二光收发器的上行光载波，采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，将一个用户的待发送数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到接收的上行光载波上传送出去。

所述第二光编解码器包括：混沌发生器、量化模块和编码模块；所述混沌发生器利用混沌映射产生一个混沌序列并发送给量化模块；量化模块对混沌发生器产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列送入编码模块；所述编码模块接收量化后的混沌序列，将量化后的混沌序列作为OCDMA***的地址码；

所述混沌发生器采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射的为：

x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，其中，n为项序号，x_n为混沌序列中的第n项，γ为分形参数，3.57＜γ≤4；

所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为：

其中由a_n组成的序列为量化后的混沌序列；或，

所述混沌发生器采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为：

根据x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，以初值x₀开始迭代，得到实值混沌序列{x_k，k＝0，1，2…}，选择{x_k，k＝0，1，2…}中部分值作为初始条件，根据

生成混沌序列，其中，k为项序号，x_k为混沌序列中的第k项，n为项序号，y_n为混沌序列中的第n项，a为实数，γ₂为分形参数，3.57＜γ₂≤4；

所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为：

$y_n=\underset{i=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{-(i+1)}\≈2^{-L}\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{(L-1)-i}=2^{-L}{Y}_n,$

其中，

其中，由y_n组成的序列为量化后的混沌序列，a_i＝0，1，L为实数。

由上述发明内容可见，在本发明提出的PON通信方法及***中，首先采用WDM技术对***带宽进行波分复用，生成多个载波组，每个载波组包括同一波长的多个载波，各个载波组之间波长彼此不同，然后再采用OCDMA技术对每一波长的载波进行码分，在每一个载波上又能够根据地址码来区分不同的用户，因此扩展了PON***中的用户容量。并且，在本发明提出的PON通信方法及***中，采用混沌扩频技术产生OCDMA***的地址码，因为混沌计算随机性强，因此通过混沌扩频技术获得的地址码数量大，扩大了对每个载波进行码分的码字数量，从而扩展了PON***的用户容量。

附图说明

图1为本发明实施例PON通信方法的流程图；

图2为本发明实施例PON***的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明的基本思想是：首先采用WDM技术对***带宽进行波分复用，获得不同波长的多个载波，然后再采用光码分多址(OCDMA)技术对每一波长的载波进行码分，在每一个载波中嵌入一组OCDMA用户，并且采用混沌扩频技术产生OCDMA***的地址码。例如，波分复用以N个载波为例，其波长分别为λ₁，λ₂，……，λ_N，OCDMA以M个码为例，编码分别为C₁，C₂，……，C_M，通过(λ，C)这个二维量对用户进行区分，因此扩充了***的用户容量。

首先通过一个具体实施例对本发明提出的PON通信方法进行说明。图1为本发明实施例PON通信方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提出的PON通信方法包括如下步骤：

步骤101：发送端生成一个以上的光载波组，其中每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载波，不同光载波组包括的光载波的波长不同。

步骤102：发送端采用混沌扩频技术生成光码分多址(OCDMA)***的地址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波上，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同，即同一光载波组中的各光载波上分别采用不同的地址码加载不同用户的数据。

步骤103：发送端将同一光载波组中的所有光载波耦合成一路耦合信号。

步骤104：发送端将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接收端。

步骤105：接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单波长信号。

步骤106：将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号。

步骤107：对每个光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。在此步骤中，要求预置的扩频地址码与编码时每个用户对应的地址码相匹配。一种较佳的运算方法是，对每个光接收信号与预置的扩频地址码进行相关运算。

因为混沌运算的结果随机性强，因此如果将混沌运算应用于编码，能够获得更多的可用码字，所以在上述PON通信方法中，采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码。其具体过程如下：利用混沌映射产生一个混沌序列；对产生的混沌序列进行量化；将量化后的混沌序列作为OCDMA***的地址码。

其中，产生并量化混沌序列具体可以采用以下两种方法：

第一种方法：采用一级逻辑(Logistic)映射。

首先，采用一级逻辑映射产生混沌序列。

所述一级逻辑映射为：

x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，其中，n为项序号，x_n为混沌序列中的第n项，γ为分形参数，3.57＜γ≤4。当***处于混沌状态时，由它产生的序列非周期、非收敛、对初值十分敏感。γ和初始值x₀决定了序列的不同。

相应地，对产生的混沌序列进行量化为：

其中，由a_n组成的序列为量化后的混沌序列。

第二种方法：采用二级逻辑映射。由于单个混沌映射产生的实值序列是有限的，为避免该情况，可以将多个混沌映射级联起来，生成周期更长的混沌序列。此处仅以二级逻辑映射为例。

首先，采用二级逻辑映射产生混沌序列。

所述二级逻辑映射为：

根据x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，以初值x₀开始迭代，得到实值混沌序列{x_k，k＝0，1，2…}，选择{x_k，k＝0，1，2…}中部分值作为初始条件，根据

生成混沌序列，其中，k为项序号，x_k为混沌序列中的第k项，n为项序号，y_n为混沌序列中的第n项，a为实数，γ₂为分形参数，3.57＜γ₂≤4。

相应地，对产生的混沌序列进行量化为：

$y_n=\underset{i=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{-(i+1)}\≈2^{-L}\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{(L-1)-i}=2^{-L}{Y}_n,$

其中，其中，由y_n组成的序列为量化后的混沌序列，a_i＝0，1，L为实数。

以上对本发明提出的PON通信方法进行了说明，采用上述通信方法，还需要对PON***以及OLT和ONU的结构进行相应的改进，下面介绍本发明提出的PON***，以及PON***中采用的OLT和ONU。

本发明提出的PON***包括：发送端和接收端。

发送端生成一个以上的光载波组，每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载波，其中，不同光载波组包括的光载波的波长不同。发送端采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波上，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同。发送端将同一光载波组中的所有光载波耦合成一路耦合信号，并将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接收端。

接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单波长信号，将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号，对每个光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。

接下来分别以描述上下行传输的两个具体的实施例对本发明提出的PON***的具体组成结构以及PON***中采用的OLT和ONU进行说明。图2为本发明实施例PON***的结构示意图。两个具体实施例中的PON***结构均如图2所示，本发明实施例中的PON***包括：OLT 21、波长路由器22、一个以上的耦合器23和一个以上的ONU 24。波长路由器22一端与OLT 21相连，另一端与一个以上的耦合器23分别相连；每个耦合器23一端与波长路由器22相连，另一端与所有ONU24中的部分ONU 24相连；每个ONU24只连接一个耦合器23。

其中，OLT 21包括：一个以上的OCDMA组210和第一波长路由器211。每一个OCDMA组210包括：第一光收发器2101、一个以上第一光混沌编解码器2101和第一耦合器2103。

每个ONU 24包括：第二光混沌编解码器241和第二光收发器242。

在第一个实施例中，以PON***的下行传输为例对***中的各个组成部分进行说明。在图2所示的PON***中，在下行方向，OLT21作为发送端；接收端包括：波长路由器22、一个以上的耦合器23和一个以上的ONU24。

在OLT 21中，每个OCDMA组210的第一光收发器2101生成一个波长的下行光载波，不同OCDMA组210的第一光收发器2101分别生成的下行光载波的波长不同。在一个OCDMA组210内，第一光收发器2101将生成的下行光载波送入一个以上的第一光混沌编解码器2102。每个第一光混沌编解码器2102接收来自第一光收发器2101的下行光载波，采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码。同一OCDMA组210内不同的第一光混沌编解码器2102生成的地址码不同。每个第一光混沌编解码器2102将发送给一个用户的数据采用该第一光混沌编解码器2102对应的用户的地址码进行扩频处理后，加载到接收的下行光载波上，传送给第一耦合器2103。其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同。第一耦合器2103接收同一OCDMA组210内的所有第一光混沌编码器2102的下行光载波，耦合成一路下行耦合信号后送入第一波长路由器211。第一波长路由器211接收来自所有第一耦合器2103的下行耦合信号，复用成一路下行发送信号传送给波长路由器22。

波长路由器22接收来自OLT 21的下行发送信号，对下行发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的下行单波长信号，将一个波长的下行单波长信号发送给一个耦合器23，不同波长的下行单波长信号分别发送给不同的耦合器23。

每个耦合器23接收来自波长路由器22的一个波长的下行单波长信号，对该下行单波长信号进行分路，得到一个以上相同的下行光接收信号，将每一个下行光接收信号传送给一个ONU 24。

在每个ONU 24中，第二光混沌编解码器241接收来自耦合器23的下行光接收信号，对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第二光收发器242，第二光收发器242通过门限判决得到发送给自身用户的数据。一种较佳的实施方式是，第二光混沌编解码器241对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行相关运算。

在第二个实施例中，以PON***的上行传输为例对***中的各个组成部分进行说明。在图2所示的PON***中，在上行方向，发送端包括一个以上的ONU 24、一个以上的耦合器23和波长路由器22；接收端包括OLT 21。

在每个ONU 24中，第二光收发器242生成一个单波长的上行光载波并发送给第二光混沌编解码器241。其中，与同一个耦合器23相连的所有ONU 24构成一个上行光载波组，它们的第二光收发器242生成的上行光信号的波长相同；与不同耦合器23相连的ONU 24的第二光收发器242生成的上行光信号的波长不同。第二光混沌编解码器241接收来自第二光收发器242的上行光载波，采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，将一个用户的待发送数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到接收的上行光载波上传送给耦合器23。其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同，因此与同一耦合器23相连的ONU 24的第二光混沌编解码器241采用不同的地址码。

每个耦合器23接收相连的所有第二光混沌编解码器241的上行光载波，耦合成一路上行耦合信号后送入波长路由器22。

波长路由器22接收来自所有耦合器23的上行耦合信号，复用成一路上行发送信号传送给OLT 21。

在OLT 21内，第一波长路由器211接收来自波长路由器22的上行发送信号，对上行发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的上行单波长信号，将一个波长的上行单波长信号发送给一个第一耦合器2103。不同波长的上行单波长信号分别发送给不同OCDMA组的第一耦合器2103。在一个OCDMA组210内，第一耦合器2103接收来自第一波长路由器211的一个波长的上行单波长信号，对该上行单波长信号进行分路，得到一个以上相同的上行光接收信号，将每一个上行光接收信号传送给一个第一光混沌编解码器2102。每个第一光混沌编解码器2102接收来自第一耦合器2103的上行光接收信号，对上行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第一光收发器2101，第一光收发器2101通过门限判决获得用户发送数据。一种较佳的实施方式是，第一光混沌编解码器2102对上行光接收信号与预置的扩频地址码进行相关运算。

在图2所示的PON***中，OLT 21中的第一光混沌编解码器2101和ONU 24中的第二光混沌编解码器241均采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，进行OCDMA编码。第一光编解码器2101和第二光混沌编解码器241的内部结构均至少包括：混沌发生器、量化模块和编码模块。混沌发生器利用混沌映射产生一个混沌序列并发送给量化模块；量化模块对混沌发生器产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列送入编码模块；所述编码模块接收量化后的混沌序列，将量化后的混沌序列作为OCDMA***的地址码。

其中，混沌发生器可以采用一级逻辑映射或二级逻辑映射或更高级的逻辑映射产生混沌序列，具体的实现方式与前述实施例中相同，在此不再赘述。

由以上具体实施方式可见，在本发明提出的PON通信方法及***中，首先采用WDM技术对***带宽进行波分复用，生成多个载波组，每个载波组包括波长相同的多个载波，各个载波组的波长彼此不同，然后再采用OCDMA技术对每一波长的载波进行码分，在每一个载波上又能够根据地址码来区分不同的用户，因此扩展了PON***中的用户容量。并且，在本发明提出的PON通信方法及***中，采用混沌扩频技术产生OCDMA***的地址码，因为混沌计算结果的随机性强，因此通过混沌扩频技术获得的地址码数量大，扩大了对每个载波进行码分时可选的码字数量，从而扩展了PON***的用户容量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种无源光网络PON通信方法，其特征在于，该方法包括：

发送端生成一个以上的光载波组，每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载波，其中，不同光载波组包括的光载波的波长不同；

发送端采用混沌扩频技术生成光码分多址OCDMA***的地址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波上，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同；

发送端将同一光载波组中的所有光载波耦合成一路耦合信号，并将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接收端；

接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单波长信号；

接收端将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号，对每个光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码包括：

利用混沌映射产生一个混沌序列；对产生的混沌序列进行量化；将量化后的混沌序列作为OCDMA***的地址码；

其中，

所述利用混沌映射产生一个混沌序列为：采用一级逻辑Logistic映射产生混沌序列；所述一级逻辑映射为：

x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，其中，n为项序号，x_n为混沌序列中的第n项，γ为分形参数，3.57＜γ≤4；

所述对产生的混沌序列进行量化为：

其中，由a_n组成的序列为量化后的混沌序列；

或，

所述利用混沌映射产生一个混沌序列为：采用二级逻辑映射产生混沌序列；所述二级逻辑映射为：

根据x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，以初值x₀开始迭代，得到实值混沌序列{x_k，k＝0，1，2…}，选择{x_k，k＝0，1，2…}中部分值作为初始条件，根据

生成混沌序列，其中，k为项序号，x_k为混沌序列中的第k项，n为项序号，y_n为混沌序列中的第n项，a为实数，γ₂为分形参数，3.57＜γ₂≤4；

所述对产生的混沌序列进行量化为：

$y_n=\underset{i=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{-(i+1)}\≈2^{-L}\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{(L-1)-i}=2^{-L}{Y}_n,$

其中，

其中，由y_n组成的序列为量化后的混沌序列，a_i＝0，1，L为实数。

3.一种无源光网络PON***，其特征在于，包括：发送端和接收端；

所述发送端生成一个以上的光载波组，每个光载波组包括波长相同的一个以上的光载波，其中，不同光载波组包括的光载波的波长不同，采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，将发送给一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个光载波上，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同，将同一光载波组中的所有光载波耦合成一路耦合信号，并将所有光载波组的耦合信号复用成发送信号发送给接收端；

所述接收端接收发送信号，对发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的单波长信号，将每个波长的单波长信号分路成一个以上相同的光接收信号，对每个光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到用户数据。

4.根据权利要求3所述的PON***，其特征在于，

所述发送端包括：光线路终端OLT；

所述接收端包括：波长路由器、一个以上的耦合器和一个以上光网络单元ONU；

所述波长路由器接收来自OLT的下行发送信号，对下行发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的下行单波长信号，将一个波长的下行单波长信号发送给一个耦合器，不同波长的下行单波长信号分别发送给不同的耦合器；

每个耦合器接收来自波长路由器的一个波长的下行单波长信号，将该下行单波长信号分路成一个以上相同的下行光接收信号，将一个下行光接收信号发送给一个ONU；

每个ONU接收一个下行光接收信号，对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，对运算结果进行门限判决，得到发送给自身用户的数据。

5.根据权利要求3所述的PON***，其特征在于，

所述发送端包括：波长路由器、一个以上的耦合器和一个以上的光网络单元ONU；所述波长路由器与一个以上的耦合器分别相连；每个耦合器与所有ONU中的部分ONU相连，每个ONU只连接一个耦合器；

所述接收端包括：光线路终端OLT；

所述每个ONU生成一个单波长的上行光载波，所有ONU共同生成一个以上的上行光载波组，其中，与同一耦合器相连的不同的ONU生成的上行光载波波长相同，构成一个上行光载波组，不同的上行光载波组包括的上行光载波的波长不同；每个ONU采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，将一个用户的数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到一个上行光载波上传送给耦合器，其中，采用同一波长传输的各个用户对应的地址码不同；

每个耦合器将一个上行光载波组中的所有上行光载波耦合成一路上行耦合信号发送给波长路由器；

所述波长路由器接收来自所有耦合器的上行耦合信号，复用成一路上行发送信号传送给OLT。

6.根据权利要求4或5所述的PON***，其特征在于，所述OLT/ONU利用混沌映射产生一个混沌序列，对产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列作为OCDMA***的地址码；

所述OLT/ONU采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射为：

x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，其中，n为项序号，x_n为混沌序列中的第n项，γ为分形参数，3.57＜γ≤4；

所述对产生的混沌序列进行量化为：

其中，由a_n组成的序列为量化后的混沌序列；

或，

所述OLT/ONU采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为：

根据x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，以初值x₀开始迭代，得到实值混沌序列{x_k，k＝0，1，2…}，选择{x_k，k＝0，1，2…}中部分值作为初始条件，根据

生成混沌序列，其中，k为项序号，x_k为混沌序列中的第k项，n为项序号，y_n为混沌序列中的第n项，a为实数，γ₂为分形参数，3.57＜γ₂≤4；

所述OLT/ONU根据以下公式对产生的混沌序列进行量化：

$y_n=\underset{i=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{-(i+1)}\≈2^{-L}\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{(L-1)-i}=2^{-L}{Y}_n,$

其中，

其中，由y_n组成的序列为量化后的混沌序列，a_i＝0，1，L为实数。

7.一种光线路终端OLT，其特征在于，包括：第一波长路由器和一个以上的光码分多址OCDMA组；

每一个所述OCDMA组，包括：第一光收发器、第一耦合器和一个以上第一光混沌编解码器；

在下行方向，每个OCDMA组的第一光收发器生成一个波长的下行光载波，其中，不同OCDMA组的第一光收发器生成的下行光载波的波长不同；在一个OCDMA组内，第一光收发器将生成的下行光载波送入一个以上的第一光混沌编解码器；每个第一光混沌编解码器接收来自第一光收发器的下行光载波，采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，同一OCDMA组内不同的第一光混沌编解码器选择不同的地址码，每个第一光混沌编解码器将发送给一个用户的数据采用该第一光混沌编解码器对应的地址码进行扩频处理后加载到接收的下行光载波上传送给第一耦合器；第一耦合器接收同一OCDMA组内的所有第一光混沌编码器的下行光载波，耦合成一路下行耦合信号后送入第一波长路由器；所述第一波长路由器接收来自所有第一耦合器的下行耦合信号，复用成一路下行发送信号传送出去；

在上行方向，所述第一波长路由器接收上行发送信号，对上行发送信号进行波长解复用，得到一个以上不同波长的上行单波长信号，将一个波长的上行单波长信号发送给一个OCDMA组的第一耦合器，不同波长的上行单波长信号分别发送给不同OCDMA组的第一耦合器；在一个OCDMA组内，第一耦合器接收来自波长路由器的一个波长的上行单波长信号，将该上行单波长信号分路成一个以上相同的上行光接收信号，将每一个上行光接收信号传送给一个第一光混沌编解码器；每个第一光混沌编解码器接收来自第一耦合器的一个上行光接收信号，对上行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第一光收发器，第一光收发器通过门限判决获得用户发送数据。

8.根据权利要求7所述的OLT，其特征在于，所述第一光编解码器包括：混沌发生器、量化模块和编码模块；所述混沌发生器利用混沌映射产生一个混沌序列并发送给量化模块；量化模块对混沌发生器产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列送入编码模块；所述编码模块接收量化后的混沌序列，将量化后的混沌序列作为OCDMA***的地址码；

所述混沌发生器采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射的为：

x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，其中，n为项序号，x_n为混沌序列中的第n项，γ为分形参数，3.57＜γ≤4；

所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为：

其中，由a_n组成的序列为量化后的混沌序列；

或，

所述混沌发生器采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为：

根据x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，以初值x₀开始迭代，得到实值混沌序列{x_k，k＝0，1，2…}，选择{x_k，k＝0，1，2…}中部分值作为初始条件，根据

生成混沌序列，其中，k为项序号，x_k为混沌序列中的第k项，n为项序号，y_n为混沌序列中的第n项，a为实数，γ₂为分形参数，3.57＜γ₂≤4；

所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为：

$y_n=\underset{i=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{-(i+1)}\≈2^{-L}\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{(L-1)-i}=2^{-L}{Y}_n,$

其中，

其中，由y_n组成的序列为量化后的混沌序列，a_i＝0，1，L为实数。

9.一种光网络单元ONU，其特征在于，包括：第二光混沌编解码器和第二光收发器；

在下行方向，所述第二光混沌编解码器接收下行光接收信号，对下行光接收信号与预置的扩频地址码进行运算，将运算结果送入第二光收发器；第二光收发器通过门限判决得到发送给自身用户的数据；

在上行方向，所述第二光收发器生成一个单波长的上行光载波并发送给第二光混沌编解码器；第二光混沌编解码器接收来自第二光收发器的上行光载波，采用混沌扩频技术生成OCDMA***的地址码，将一个用户的待发送数据采用对应的地址码进行扩频处理后加载到接收的上行光载波上传送出去。

10.根据权利要求9所述的ONU，其特征在于，所述第二光编解码器包括：混沌发生器、量化模块和编码模块；所述混沌发生器利用混沌映射产生一个混沌序列并发送给量化模块；量化模块对混沌发生器产生的混沌序列进行量化，将量化后的混沌序列送入编码模块；所述编码模块接收量化后的混沌序列，将量化后的混沌序列作为OCDMA***的地址码；

所述混沌发生器采用一级逻辑映射产生混沌序列，所述一级逻辑映射的为：

x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，其中，n为项序号，x_n为混沌序列中的第n项，γ为分形参数，3.57＜γ≤4；

所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为：

其中由a_n组成的序列为量化后的混沌序列；

或，

所述混沌发生器采用二级逻辑映射产生混沌序列，所述二级逻辑映射为：

根据x_n+1＝f(x_n)＝γx_n(1-x_n)，以初值x₀开始迭代，得到实值混沌序列{x_k，k＝0，1，2…}，选择{x_k，k＝0，1，2…}中部分值作为初始条件，根据

生成混沌序列，其中，k为项序号，x_k为混沌序列中的第k项，n为项序号，y_n为混沌序列中的第n项，a为实数，γ₂为分形参数，3.57＜γ₂≤4；

所述量化模块对产生的混沌序列进行量化为：

$y_n=\underset{i=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{-(i+1)}\≈2^{-L}\underset{i=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{2}^{(L-1)-i}=2^{-L}{Y}_n,$

其中，

其中，由y_n组成的序列为量化后的混沌序列，a_i＝0，1，L为实数。

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