CN101902666A - 光码分多址无源光网络***、光分配网装置及光线路终端 - Google Patents

光码分多址无源光网络***、光分配网装置及光线路终端 Download PDF

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耿丹
陈彪
王大伟
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Abstract

本发明提供一种光码分多址无源光网络***、光分配网装置及光线路终端，该***包括：光线路终端，包括：光发送模块，用于将下行数据调制、密集波分复用后编码输出；光接收模块，用于将接收的上行信号解码后输出；光分配网，包括：第一耦合器；第一信号处理模块，用于将第一耦合器输出的一路下行信号进行解码，将解码后的信号解密集波分复用后输出，及将接收到的上行信号进行密集波分复用后编码、并在编码后通过第一耦合器输出；多个光网络单元组，用于接收第一信号处理模块输出的下行信号，及将接收的上行信号输出。利用本发明能扩大现有的OCDMA无源光网络的接入用户容量。

Description

光码分多址无源光网络***、光分配网装置及光线路终端
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，特别是涉及一种基于光码分多址复用技术的光码分多址无源光网络***、光分配网装置及光线路终端。
背景技术
随着计算机、通信和视频技术的飞速发展，用户对视频、高速数据和数字电视等宽带业务的需求不断增加，而传统的铜线接入网已不能满足这一需求，这使得具有高带宽的光纤接入网得到了迅猛的发展，成为通信技术的研究热点之一。
在接入网中，无源光网络(PON，Passive Optical Network)基本采用点到多点的树状网络结构，一个光线路终端(OLT，Optical Line Terminal)和多个光网络单元(ONU，Optical Network Unit)相连，而其中的光分配网(ODN，OpticalDistribution Network)全部由光分路器、光耦合器等无源器件组成，不需要任何有源电子器件和设备，所以在传输性能与成本之间可以实现一定平衡。各主要部分及功能如下：
光线路终端：主要提供网络与光分配网之间的光接口，可分离交换和非交换业务，管理来自ONU的信令和监控信息，为自身和ONU提供维护和供给功能。
光分配网：使用无源器件光分路器/耦合器、连接器和单模光纤完成光信号的功率分配，通常采用树型分支结构。
光网络单元：光网络单元提供用户数据、视频、电话网与光网络之间的接口，将接收到的光信号转换成用户所需的信号，与光网络终端(OLT，OpticalNetwork Termination)配合使用从而构成一个网络终端。
适配功能块(AF，Adaptation Function)：它可以包含在ONU内，也可以完全独立，主要为ONU和用户设备提供适配功能。
基于不同多址接入技术的PON目前主要有三种：基于时分复用的无源光网络(TDM-PON)、基于波分复用的无源光网络(WDM-PON)和基于光码分多址复用的无源光网络(OCDM-PON)。
OCDMA是一种将光纤介质的大带宽和CDMA的灵活性相结合的多址复用技术，是CDMA技术在光纤通信领域的应用和延伸，具有异步接入、共享信道、安全性好等优点。一个基于光码分多址复用技术的无源光网络(OCDMA-PON)，其结构如图1所示，包括基于光码分多址技术的光线路终端(OLT)和光网络单元(ONU)，光线路终端与一个或多个基于光码分多址技术的光网络单元相连。当然，其中还可以包括一个光分配网(ODN)，光网络终端通过光分配网与一个或多个光网络单元连接，光分配网可以为耦合器，分光计等。
在OCDMA-PON中每一个用户在ONU中分配有唯一的地址码或载有唯一地址码的编解码器。用户数据流被调制到光载波上后，再通过光编码器编码，编码后的用户数据流通过光分配网上行到OLT。在OLT中，编码的光信号通过光解码器进行解码。解码后的数据流再通过OLT中的发射机上传到其他核心网，实现不同PON间各个ONU之间的相互通信。从核心网下传的数据流在OLT端经调制后，再通过光编码器编码，然后将编码后的数据流通过光纤通道下行到光分配网，再传到各个ONU或ONT，经过ONU中的解码器实现解码后恢复出原始数据并实现接收。
基于光码分多址复用技术的无源光网络(OCDMA-PON)应用于接入网拥有以下几种优势：可以实现光信号的直接复用与交换，能动态分配带宽，且扩展网络容易，网管简单，因此适于实时、高突发、高速率和保密性的通信业务。通过给用户分配码字实现多址接入，用户可以随即、异步接入，时延也很小；保密性能好。在基于时分复用(TDM)和波分复用(WDM)网络中，只要将光纤微弯，使用光谱仪对泄漏光进行分析，即可获得、破解各路信号；而采用OCDMA技术后，窃听者在没有获得编码方案和相应码组序列的条件下，得到的只是伪随机光信号，破解各路信号的概率低；光信号处理简单。没有像WDM那样对波长的严格要求，另一方面，也不需要TDM那样严格的时钟同步，从而大大降低了收发设备的成本；具有软容量；OCDMA网络控制管理便捷；OCDMA网络可以实现不同用户的随机异步接入；网络中的结点单元易于实现全光处理，业务透明性高；由不同码区分的不同用户可以比较容易的提供不同的服务质量，灵活的进行网络管理。虽然现有的OCDMA-PON具有上述优点，但是发明人发现，现有的OCDMA-PON***仍存在如下缺点：
1)码复用数有限，限制了***的接入用户数量；
2)随着复用数增加，用户间的串扰逐渐增大，一定程度上限制了***的接入用户数量；
3)OCDMA是一种扩频技术，需要较大的带宽，用户间的干扰(MUI)带来的BER固有缺陷，限制了***的接入用户数量。
WDM-PON复用的是波长资源，将同一根光纤按照波长的不同划分为许多信道，分为粗波分复用(CWDM，Coarse Wavelength Division Multiple)和密集波分复用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiple)两种，CWDM的信道间隔为20纳米，DWDM的信道间隔为0.2纳米到1.2纳米。DWDM相对于CWDM可提供的波长数大大提高，但单通道支持用户数仍然有限，波长资源有限导致单信道价格昂贵，整个PON结构的容量受限。
发明内容
本发明的目的是提供一种密集波分复用兼容的基于光码分多址复用技术的光码分多址无源光网络***、光分配网装置及光线路终端，以扩大现有技术的光码分多址无源光网络的接入用户容量。
为了实现上述目的，本发明提供了一种光码分多址无源光网络***，包括：
光线路终端，包括：光发送模块，用于将多路下行数据调制到不同波长的单波长或宽带光载波，将所述多路已调下行数据经密集波分复用器密集波分复用成一路信号，将密集波分复用器输出的密集波分复用信号进行编码，并将编码后的各路下行信号汇合成一路输出，其中，不同的密集波分复用器输出的密集波分复用信号采用的编码不同；光接收模块，用于接收上行信号，并将接收到的上行信号解码、及解密集波分复用后输出；
光分配网，包括：第一耦合器，用于接收所述光发送模块输出的下行信号，将所述下行信号分成多路后输出，及将接收到的多路上行信号汇合成一路后输出；多个第一信号处理模块，每一所述第一信号处理模块与所述第一耦合器的一个端口相连接，用于将所述第一耦合器输出的一路下行信号进行解码，将解码后的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后输出，及接收上行信号，将接收到的上行信号进行密集波分复用后编码、并在编码后通过所述第一耦合器输出至所述光接收模块，不同的第一信号处理模块对接收到的上行信号进行编码时采用的编码不同；
多个光网络单元组，每一所述光网络单元组与一个所述第一信号处理模块相连接，用于接收相连接的所述第一信号处理模块输出的下行信号，及接收上行数据，将接收的上行数据调制后获得的上行信号输出至相连接的第一信号处理模块。
优选地，所述的光码分多址无源光网络***，其中，所述光发送模块包括多个调制编码模块和第二耦合器，
每一所述调制编码模块包括：
多个下行调制模块，每一所述下行调制模块用于将下行数据调制到不同波长的单波长或宽带光载波；
第一密集波分复用器，包括：多个输入端口和一个输出端口，每一所述输入端口与一个所述下行调制模块相连接，用于将所述相连接的下行调制模块输出的已调下行数据密集波分复用成一路后通过所述输出端口输出；
第一编码器，与所述第一密集波分复用器的输出端口相连接，用于对所述第一密集波分复用器输出的下行信号编码后输出；
所述第二耦合器，用于将每一所述调制编码模块输出的下行信号汇合成一路后输出至所述光分配网。
优选地，所述的光码分多址无源光网络***，其中，所述光接收模块包括：
第三耦合器，用于将所述光分配网输出的上行信号分成多路后输出；
多个第一解码器，每一所述第一解码器与所述第三耦合器的一个输出端口相连接，用于将所述第三耦合器输出的多路上行信号中的一路解码后输出；
多个第二密集波分复用器，每一所述第二密集波分复用器中的一个与一个所述第一解码器相连接，用于将所述第一解码器解码后输出的上行信号解密集波分复用为多路后输出。
优选地，所述的光码分多址无源光网络***，其中，所述光分配网中的所述第一信号处理模块包括：
第二编解码模块，用于将所述第一耦合器输出的多路下行信号中的一路进行解码后输出，及将接收到的上行信号编码后输出至所述第一耦合器；
第三密集波分复用器，用于将所述第二编解码模块输出的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后，输出至对应的多个光网络单元，及将接收的多路上行信号进行密集波分复用后输出至所述第二编解码模块。
优选地，所述的光码分多址无源光网络***，其中，
所述光发送模块采用有限消光比的方式对所述下行数据进行调制；
所述光网络单元包括：
第四耦合器，用于将所述第一信号处理模块输出的下行信号分成两路后输出；
光接收链路，用于接收所述第四耦合器输出的一路下行信号，并恢复出原始下行数据；
反射式半导体光放大器，用于接收所述第四耦合器输出的另一路下行信号，将所述下行信号中的数据擦除，以作为上行数据的载波光源。
优选地，所述的无源光网络***，其中，所述光线路终端和/或光分配网利用基于超结构光纤布拉格光栅的编码器和/或编解码器来进行编码。
另一方面，提供一种光分配网装置，其中，包括：
第一耦合器，用于将光线路终端输出的下行信号分成多路后输出，及将接收到的多路上行信号汇合成一路后输出；
多个第一信号处理模块，每一所述第一信号处理模块与所述第一耦合器的一个端口相连接，用于将所述第一耦合器输出的一路下行信号进行解码，将解码后的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后输出，及接收上行信号，将接收到的上行信号进行密集波分复用后编码、并在编码后通过所述第一耦合器输出，不同的第一信号处理模块对接收到的上行信号进行编码时采用的编码不同。
优选地，所述的光分配网装置，其中，所述第一信号处理模块包括：
第二编解码模块，用于将所述第一耦合器输出的多路下行信号中的一路进行解码后输出，及将接收到的上行信号编码后输出至所述第一耦合器；
第三密集波分复用器，用于将所述第二编解码模块输出的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后，输出至对应的多个光网络单元，及将接收的多路上行信号进行密集波分复用后输出至所述第二编解码模块。
优选地，所述的光分配网装置，其中，所述第二编解码模块包括：基于超结构光纤布拉格光栅的编码器、解码器、和/或编解码器。
又一方面，提供一种光线路终端，包括：光发送模块和光接收模块，其中，所述光发送模块，包括多个调制编码模块和第二耦合器，
每一所述调制编码模块包括：
多个下行调制模块，每一所述下行调制模块用于将下行数据调制到不同波长的单波长或宽带光载波；
第一密集波分复用器，包括：多个输入端口和一个输出端口，每一所述输入端口与一个所述下行调制模块相连接，用于将所述相连接的下行调制模块输出的已调下行数据密集波分复用成一路后通过所述输出端口输出；
第一编码器，与所述第一密集波分复用器的输出端口相连接，用于对所述第一密集波分复用器输出的下行信号编码后输出；
所述第二耦合器，用于将每一所述调制编码模块输出的下行信号汇合成一路后输出。
优选地，所述的光线路终端，其中，所述光接收模块包括：
第三耦合器，用于将所述光分配网输出的上行信号分成多路后输出；
多个第一解码器，每一所述第一解码器与所述第三耦合器的一个输出端口相连接，用于将所述第三耦合器输出的多路上行信号中的一路解码后输出；
多个第二密集波分复用器，每一所述第二密集波分复用器中的一个与一个所述第一解码器相连接，用于将所述第一解码器解码后输出的上行信号解密集波分波分复用为多路后输出。
本发明的技术效果在于：
通过在光线路终端中将多路下行信号密集波分复用成一路信号后进行编码，获得光码分多址下行信号，并将多路光码分多址下行信号耦合到一起，输出至光分配网中的第一信号处理模块，每一路编码信号对应一个第一信号处理模块，由第一信号处理模块进行解码并解密集波分复用后输出，这样利用密集波分复用技术将光地址码复用起来，相对应现有技术的光码分多址无源网络***来说，可接入的用户数得到了大幅增加，大大扩大了***的接入用户容量，降低了用户的平均接入成本。
附图说明
图1为现有技术的光码分多址无源光网络的结构示意图；
图2为本发明实施例的光码分多址无源光网络的结构示意图；
图3A为本发明一实施例的光线路终端的光发送模块的结构示意图；
图3B为本发明另一实施例的光线路终端的光发送模块的结构示意图；
图3C为本发明另一实施例的光线路终端的光发送模块的结构示意图；
图4为本发明实施例的一个光线路终端的光接收模块的结构示意图；
图5为本发明实施例的光分配网的结构示意图；
图6为本发明实施例的光网络终端的结构示意图；
图7为本发明实施例的有限消光比的脉冲调制方案示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明的发明人在解决本发明的技术问题的过程中发现，将OCDMA技术和DWDM技术结合可以增加***的用户容量，因为OCDMA技术是在码空间对用户数据进行编解码操作，可以叠加到波长空间上，从而可增加复用数量。
图2为本发明实施例的光码分多址无源光网络***的结构示意图，如图2，该实施例的无源光网络***包括：
光线路终端，包括：光发送模块，用于将多路下行数据调制到不同波长的单波长或宽带光载波，将多路已调下行数据经密集波分复用器密集波分复用成一路信号，将密集波分复用器输出的密集波分复用信号进行编码，并将编码后的各路下行信号汇合成一路输出，其中，不同路的密集波分复用器输出的密集波分复用信号采用的编码不同；光接收模块，用于接收上行信号，并将接收到的上行信号解码、及解密集波分复用后输出；
光分配网，包括：第一耦合器，用于接收所述光发送模块输出的下行信号，将所述下行信号分成多路后输出，及将接收到的多路上行信号汇合成一路后输出；多个第一信号处理模块，每一所述第一信号处理模块与所述第一耦合器的一个端口相连接，用于将所述第一耦合器输出的一路下行信号进行解码，将解码后的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后输出，及接收上行信号，将接收到的上行信号进行密集波分复用后编码、并在编码后通过所述第一耦合器输出至所述光接收模块，以由所述光接收模块解密集波分复用后输出，其中，不同的第一信号处理模块对接收到的上行信号进行编码时采用的编码不同；
多个光网络单元组，每一所述光网络单元组与一个所述第一信号处理模块相连接，用于接收相连接的所述第一信号处理模块输出的下行信号，及接收上行数据，将接收的上行数据调制后获得的上行信号输出至相连接的第一信号处理模块。
如图2，该例中，为N个第一信号处理模块和N个光网络单元组为例，分别是第一信号处理模块1至第一信号处理模块N，光网络单元组1至光网络单元组N，N为自然数，每一光网络单元组包括至少一个光网络单元。
该例中，光线路终端通过一环行器(第二环行器，图中未示出)与光分配网的第一耦合器相连接。光发送模块输出的下行信号通过第二环行器的端口1输入第一耦合器，第一耦合器输出的上行信号通过第二环行器的端口3输入光接收模块，光分配网的第一耦合器通过第二环行器的端口2与第二环行器相连接。
本发明实施例的无源网网络***中，利用密集波分复用技术如通过利用密集波分复用器，将不同波长信道的信号复用起来共用OCDMA编码器编码，可增加可利用的信道数。
优选地，本发明实施例的无源光网络***中，光线路终端和/或光分配网利用基于超结构光纤布拉格光栅(SSFBG，Superstructured Fiber Bragg Grating)的编码器和/或编解码器来进行编码。利用SSFBG的光谱切割特性，基于SSFBG的编码器的工作带宽相对于密集波分复用器的单个通道的带宽来说是宽谱的，从而相同的码字可以在不同的波长信道中重用，且通过采用了一种特殊的光配线网结构，使得一个编解码器对应一组波分复用的用户，这样既节省了编解码器，同时也增加了***的容量。另外也可以简化ONU和OLT的结构，减少了OLT中的编解码器的数量，ONU中无需使用编解码器，这样用户不必自己维护相对昂贵的编解码器，而是在ODN中统一维护编解码器。
图3A为本发明实施例的一个光线路终端的光发送模块的结构示意图。如图3A，该光发送模块包括多个调制编码模块和第二耦合器，
每一所述调制编码模块包括：
多个下行调制模块，每一所述下行调制模块用于将下行数据调制到宽带光载波，该例中，下行调制模块为调制器；
第一密集波分复用器，包括：多个输入端口和一个输出端口，每一所述输入端口与一个所述下行调制模块相连接，用于将所述相连接的下行调制模块输出的已调下行数据密集波分复用成一路后通过所述输出端口输出；
第一编码器，与第一密集波分复用器的输出端口相连接，用于对所述第一密集波分复用器的输出的下行信号编码后输出；该例中，以包括N个第一编码器为例，为第一编码器1～第一编码器N，不同调制编码模块包括的密集波分复用器对应不同的第一编码器，以实现对不同密集波分复用器输出的复用信号采用的编码不同，以获得光码分多址的下行信号；优选地，第一编码器相对于第一密集波分复用器的各通道为宽谱编码器；优选地，第一编码器为基于SSFBG的光编码器。
所述的第二耦合器，用于将每一所述调制编码模块输出的下行信号即每一调制编码模块包括的第一编码器输出的下行信号汇合成一路后输出至所述光分配网。
如图3A，该例中，不同的调制编码模块采用不同的调制激光源。如图3A，该例中采用了N个激光源，分别是激光源1至激光源N，N为自然数，示例性地，采用的激光源为脉冲光源。脉冲光源产生的作为光载波的光源相对于第一密集波分复用器的各通道为宽谱光源。在本发明的其它实施例中，可以是多个调制编码模块对应一个激光源；或所有调制编码模块对应一个激光源，这种情况参照图3B所示；或是每一下行调制模块对应一个激光源，这种情况下激光源数量较多，成本较高。
本发明的其它实施例中，光发送模块还可用于将多路下行数据调制到不同波长的单波长光载波，如图3C，每一下行调制模块，该例中为调制器，对应一个单波长激光光源，用于将下行数据调制到对应的单波长光载波上，该例中，即为一第一密集波分复用器的每一个波长通道对应一个具有对应波长的单波长激光光源。
优选地，光发送模块还包括第一光放大器，第二耦合器输出的信号经第一光放大器放大后再通过端口1输出至光分配网。该光发送模块中，各器件之间使用传输光纤进行连接。优选地，第三耦合器输出的信号通过色散补偿光纤发送至第一光放大器。
图4为本发明实施例的一个光线路终端的光接收模块的结构示意图。如图4，该光接收模块包括：
第三耦合器，用于将所述光分配网输出的上行信号分成多路后输出；
多个第一解码器，该例中为第一解码器1至第二解码器N，N为自然数，该例中，第一解码器的数量与第一编码器的数量相对应，每一所述第一解码器与所述第三耦合器的一个输出端口相连接，用于将所述第三耦合器输出的多路上行信号中的一路解码后输出；
多个第二密集波分复用器，每一所述第二密集波分复用器中的一个与一个所述第一解码器相连接，用于将所述第一解码器解码输出的上行信号解密集波分复用为多路后输出。第二密集波分复用器的数目与第一解码器的数目相对应。第一解码器1至第一解码器N分别对应第二密集波分复用器1至第二密集波分复用器N。
优选地，该例中，光接收模块还包括：第二光放大器，用于将从光分配网接收的上行信号放大后再输入第三耦合器；用于作数据流接收机的光电转换模块如带电限幅放大器、将光信号转换为电信号的光电探测器(PD)和用于时钟提取及设定判决电平、输出数字信号的判决电路(DE)。优选地，第二光放大器与光分配网之间通过色散补偿光纤DCF传输信号，光分配网输出的信号通过端口3输入第二光放大器后再通过第三耦合器分束。
本发明的实施例中，利用光放大器来提高发送功率或接收端功率，但为保证链路具有良好的信噪比表现，用于发送和接收的光放大器类型不同，用于发送的是高饱和功率的功率放大器，用于接收的是低噪声的前置放大器。
图5为本发明实施例的光分配网的结构示意图。如图5，该例中，光分配网包括：第一耦合器；和，N个第一信号处理模块，N为自然数，每一第一信号处理模块构成一编解码和密集波分复用解复用链路，包括：第二编解码模块，用于将所述第一耦合器输出的多路下行信号中的一路进行解码后输出，及将接收到的上行信号编码后输出至所述第一耦合器；第三密集波分复用器，用于将所述第二编解码模块输出的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后，输出至对应的多个光网络单元，及将接收的多路上行信号进行密集波分复用后输出至所述第二编解码模块，该例中，一个第三密集波分复用器对应M个光网络单元，M为自然数，M应不大于第三密集波分复用器的可用通道数。第二编解码模块通过单独的编码器实现编码功能、单独的解码器实现解码功能，或通过编解码器在编码后的信号输入时起解码器的作用、在原始信号通过时起编码器的作用。该例中第二编解码模块的数目与第一编码器的数目及第一解码器的数目相对应。该例中，为使得对应不同的第一信号处理模块采用的编码不同，不同的第一信号处理模块对应的第二编解码模块不同，该例中，N个第一信号处理模块对应的第二编解码模块分别为：第二编解码模块1至第二编解码模块N，对应的第三密集波分复用器分别为第三密集波分复用器1至第三密集波分复用器N。本发明的实施例中，OLT中的光发送模块中第一密集波分复用器的数目与光接收模块中的第二密集波分复用器的数目及光分配网中第三密集波分复用器的数目相对应。
本发明实施例的无源光网络***中，OLT通过光分配网与多个光网络单元相连，如图5，光分配网中每个密集波分复用器(第三密集波分复用器)的每一个输出端口即出口对应一个ONU，假设光分配网中有N个密集波分复用器，如图中的第三密集波分复用器1～第三密集波分复用器N，每个密集波分复用器有M个输出端口，这样总的可连接光网络单元数变成为M×N个。但是由于第二编解码模块1～第二编解码模块N工作在同一个波段下，因此，M×N个用户却只用了λ1～λM的M个波长信道，这是因为不同的密集波分复用器用光地址码复用起来，相对于纯粹的OCDM-PON或DWDM-PON来说，可接入的最大用户数量得到了大幅增加。
该例中，第二编解码模块实现为：第二编解码器。在该实施例的OCDMA-PON中每一个第二编解码器对应着一个第三密集波分复用器，从而对应一组ONU，该例中为M个ONU。用户的上行数据流被调制到光载波上后，通过密集波分复用器复用后，再通过光编码器，编码后的用户数据通过耦合器上行到OLT。在OLT中，编码后的数据流通过光解码器做光信息的反处理即光编码过程的反处理，实现光解码。解码后的数据流再通过密集波分复用器的解密集波分复用处理将各个波长信道解下来并解调制，上传到其他核心网，实现不同PON间信息的互相传输。从核心网下传的数据流在OLT端经调制后，再通过第一编码器编码，然后将编码后的数据流通过光纤通道下传到各个ONU中，在ONU端编码后的数据流经光解码器实现解码，恢复出传输数据以便用户数据的接收。在本发明的其它实施例中，第二编解码模块也可通过分离的编码器和解码器来实现。
简单地说，光线路终端输出的光码分多址下行数据或下行信号从端口2进入光分配网，经第一耦合器将光码分多址信号分成N路DWDM复用信号；每一路信号第二编解码其解码后经一个第三密集波分复用器解密集复用后将数据送入各个ONU；各个ONU的上行数据或上行信号经第三密集波分复用器进行密集波分复用后，经编码、耦合后由端口2上行到OLT。
图6为本发明实施例的ONU的结构示意图。本发明实施例中，由于采用了特殊的ODN结构使得ONU可以大大简化，ONU中无需有编解码模块。如图6，该例的ONU主要包括：第一环形器601、第四耦合器602、光接收链路和反射式半导体光放大器RSOA；该例中，光接收链路由光电探测器和判决器组成。第四耦合器用于将光分配网中第一信号处理模块输出的下行信号分成两路后输出。如图6，第一环行器的端口1与ODN中第三密集波分复用器的一个信道端口相连，接收OCDMA解码后的信号，经第四耦合器后信号分为两路，一路经光电探测器和判决器恢复出原始数据；另一路可以注入到反射式半导体光放大器中进行数据擦除，以为上行数据提供载波光源，为实现该功能，需OLT中的数据调制采用有限消光比的方式，即数据‘0’保留一部分光。优选地，OLT中采用马赫-曾德调制器将数据调制到光脉冲上，数据“0”对应一个低脉冲；数据“1”对应一个高脉冲。RSOA通过第一环行器的端口2与第一环行器相连接，其反射回的上行数据通过环行器的端口3输入光分配网。
利用反射式半导体光放大器的增益饱和效应可以实现对下行数据的擦除，其主要工作原理是：当入射光强或者增益系数增大到导致半导体光放大器饱和时，其输出便为恒定的连续光，可以当作上行信号的载波。需要注意的是，当下行光信号的消光比很大时，那么在光信号弱时便难以达到增益饱和，这样形成的载波显然不够理想，而过分地增大增益系数则会导致效率降低，所以对于下行信号应当设置合适的消光比，以实现增益饱和的同时充分利用下行光源。而有限消光比调制技术便可以很好地满足这一点，特别是在上下行速率相同时，这种调制方式将有效改善RSOA对下行数据的擦除效果。
本发明一实施例的OCDMA-PON***中采用有限消光比的脉冲调制技术，利用“高低”不同的光脉冲对数字数据进行电光调制，具体的有限消光比的脉冲调制方案如图7所示，将调制器的偏置电压、信号的电压峰峰值设置在合适的位置，则经电光调制后的激光脉冲会呈现出如图的“高低”脉冲的样式。该例中，原始数据中的“1”和“0”由光强不同的脉冲表示，根据OCDMA的原理，用户分配到一个唯一的光正交码，所以数据中的“1”和“0”都被OCDMA编码器编码。
具体地，下行数据进入光分配网后，经光分配网中的光编解码器解码后恢复到“高低”脉冲形式后，在经密集波分复用后经第一环行器输入光接收链路和反射式半导体光放大器。输入光接收链路的该部分信号，经光电探测器接收转换为电信号，最后经判决电路恢复时钟，并设置合适的阈值电平D(如图7)，高于阈值D的数据为“1”，低于D的数据为“0”。输入ONU的另一部分信号经过反射式半导体光放大器的放大作用抹去数据后，作为上行数据的调制光。该例中，优选地，ONU采用双纤双向结构。优选地，上述各器件之间的连接均使用传输光纤进行连接。
优选地，本发明实施例的无源光网络***还包括一个光终端，一个或多个光网络终端与一个或多个光网络单元连接，作为光网络单元的具体用户。
在本发明实施例，信道中，数据流被调制到激光源发出的光载波上，不同波长信道的已调数据经密集波分复用器复用后，通过光编码器进行编码后，与其它密集波分复用器复用并编码后的信号耦合在一起发送出去。根据OCDMA的原理，用户分配到一个唯一的光正交码，该例中，并非每一个ONU都分到一个地址码，而是ODN中每一个密集波分复用器分到一个唯一的地址码。该例中，使用的编码不限于光正交码，还可以是其它类型的编码，只需保证，ODN中的不同密集波分复用器对应的编码不同。该例中，ODN中不同密集波分复用器对应的第二编解码器不同。ODN中用相应的解码器恢复出已编码信号后，再通过密集波分复用器的解复用作用将数据通过不同的波长通道送到不同的光网络单元中。在本发明实施例的无源光网络中，ONU中无需放置编解码器，编解码工作在ODN中统一进行。
本发明上述提到的密集波分复用器即为能实现密集波分复用和解复用的密集波分复用解复用器。
本发明实施例的无源光网络***利用OCDMA编解码器的频谱切割特性，如SSFBG编解码器的频谱切割特性，将多个波长信道用一个编解码器同时进行编解码操作，能在显著提高***容量的基础上节省波长和编解码器；每个编解码器对应于一个波长复用器；用户总数等于N(地址码数量)×M(每个地址码对应的波长数)；且进一步地，通过在ONU端利用反射式半导体放大器将下行数据擦除，为上行数据提供光源，从而大幅度节省成本。本发明利用密集波分复用技术，相对于粗波分复用技术可将波长分的更细，可利用的通道数也更多。
本发明实施例的技术方案采用特殊的ODN结构将DWDM和传统的OCDMA-PON结合到一起，可以极大地增加用户数目同时节省波长数和编解码数量；采用有限消光比的调制方式，在ONU端使用RSOA提取上行光源，从而节省了ONU端的光源，降低了***设计的成本；RSOA的无色特性使得ONU具有无色的结构，有利于降低成本和提高可靠性，降低了ONU施工的复杂度，且由于ONU不含编解码器，提高了ONU的可维护性，使OCDMA-PON和WDM-PON的进一步结合成为可能；由于码分多址技术的应用，避免了OLT到ONU的准确测距问题；速率灵活，采用OCDMA技术可以支持高速数据流，其编解码器对能支持的最高速率及以下任意速率是透明的，同时，OCDMA技术对网络中应用的协议透明。
本发明实施例还提供一种光分配网装置，包括：第一耦合器，用于将光线路终端输出的下行信号分成多路后输出，及将接收到的多路上行信号汇合成一路后输出；多个第一信号处理模块，每一所述第一信号处理模块与所述第一耦合器的一个端口相连接，用于将所述第一耦合器输出的一路下行信号进行解码，将解码后的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后输出，及接收上行信号，将接收到的上行信号进行密集波分复用后编码、并在编码后通过所述第一耦合器输出，不同的第一信号处理模块对接收到的上行信号进行编码时采用的编码不同。
优选地，该实施例的光分配网装置中，第一信号处理模块包括：第二编解码模块，用于将所述第一耦合器输出的多路下行信号中的一路进行解码后输出，及将接收到的上行信号编码后输出至所述第一耦合器；第三密集波分复用器，用于将所述第二编解码模块输出的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后，输出至对应的多个光网络单元，及将接收的多路上行信号进行密集波分复用后输出至所述第二编解码模块。
优选地，该实施例的光分配网装置中，第二编解码模块包括：基于超结构光纤布拉格光栅的编码器、解码器、和/或编解码器。
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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种光码分多址无源光网络***，其特征在于，包括：
光线路终端，包括：光发送模块，用于将多路下行数据调制到不同波长的单波长或宽带光载波，将多路已调下行数据经密集波分复用器密集波分复用成一路信号，将密集波分复用器输出的密集波分复用信号进行编码，并将编码后的各路下行信号汇合成一路输出，其中，不同的密集波分复用器输出的密集波分复用信号采用的编码不同；光接收模块，用于接收上行信号，并将接收到的上行信号解码、及解密集波分复用后输出；
光分配网，包括：第一耦合器，用于接收所述光发送模块输出的下行信号，将所述下行信号分成多路后输出，及将接收到的多路上行信号汇合成一路后输出；多个第一信号处理模块，每一所述第一信号处理模块与所述第一耦合器的一个端口相连接，用于将所述第一耦合器输出的一路下行信号进行解码，将解码后的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后输出，及接收上行信号，将接收到的上行信号进行密集波分复用后编码、并在编码后通过所述第一耦合器输出至所述光接收模块，不同的第一信号处理模块对接收到的上行信号进行编码时采用的编码不同；
多个光网络单元组，每一所述光网络单元组与一个所述第一信号处理模块相连接，用于接收相连接的所述第一信号处理模块输出的下行信号，及接收上行数据，将接收的上行数据调制后获得的上行信号输出至相连接的第一信号处理模块。
2.根据权利要求1所述的光码分多址无源光网络***，其特征在于，所述光发送模块包括多个调制编码模块和第二耦合器，
每一所述调制编码模块包括：
多个下行调制模块，每一所述下行调制模块用于将下行数据调制到不同波长的单波长或宽带光载波；
第一密集波分复用器，包括：多个输入端口和一个输出端口，每一所述输入端口与一个所述下行调制模块相连接，用于将所述相连接的下行调制模块输出的已调下行数据密集波分复用成一路后通过所述输出端口输出；
第一编码器，与所述第一密集波分复用器的输出端口相连接，用于对所述第一密集波分复用器输出的下行信号编码后输出；
所述第二耦合器，用于将每一所述调制编码模块输出的下行信号汇合成一路后输出至所述光分配网。
3.根据权利要求2所述的光码分多址无源光网络***，其特征在于，所述光接收模块包括：
第三耦合器，用于将所述光分配网输出的上行信号分成多路后输出；
多个第一解码器，每一所述第一解码器与所述第三耦合器的一个输出端口相连接，用于将所述第三耦合器输出的多路上行信号中的一路解码后输出；
多个第二密集波分复用器，每一所述第二密集波分复用器中的一个与一个所述第一解码器相连接，用于将所述第一解码器解码后输出的上行信号解密集波分复用为多路后输出。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的光码分多址无源光网络***，其特征在于，所述光分配网中的所述第一信号处理模块包括：
第二编解码模块，用于将所述第一耦合器输出的多路下行信号中的一路进行解码后输出，及将接收到的上行信号编码后输出至所述第一耦合器；
第三密集波分复用器，用于将所述第二编解码模块输出的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后，输出至对应的多个光网络单元，及将接收的多路上行信号进行密集波分复用后输出至所述第二编解码模块。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的光码分多址无源光网络***，其特征在于，
所述光发送模块采用有限消光比的方式对所述下行数据进行调制；
所述光网络单元包括：
第四耦合器，用于将所述第一信号处理模块输出的下行信号分成两路后输出；
光接收链路，用于接收所述第四耦合器输出的一路下行信号，并恢复出原始下行数据；
反射式半导体光放大器，用于接收所述第四耦合器输出的另一路下行信号，将所述下行信号中的数据擦除，以作为上行数据的载波光源。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的无源光网络***，其特征在于，所述光线路终端和/或光分配网利用基于超结构光纤布拉格光栅的编码器和/或编解码器来进行编码。
7.一种光分配网装置，其特征在于，包括：
第一耦合器，用于将光线路终端输出的下行信号分成多路后输出，及将接收到的多路上行信号汇合成一路后输出；
多个第一信号处理模块，每一所述第一信号处理模块与所述第一耦合器的一个端口相连接，用于将所述第一耦合器输出的一路下行信号进行解码，将解码后的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后输出，及接收上行信号，将接收到的上行信号进行密集波分复用后编码、并在编码后通过所述第一耦合器输出，不同的第一信号处理模块对接收到的上行信号进行编码时采用的编码不同。
8.根据权利要求7所述的光分配网装置，其特征在于，所述第一信号处理模块包括：
第二编解码模块，用于将所述第一耦合器输出的多路下行信号中的一路进行解码后输出，及将接收到的上行信号编码后输出至所述第一耦合器；
第三密集波分复用器，用于将所述第二编解码模块输出的下行信号解密集波分复用为多个单波长下行信号后，输出至对应的多个光网络单元，及将接收的多路上行信号进行密集波分复用后输出至所述第二编解码模块。
9.根据权利要求8所述的光分配网装置，其特征在于，所述第二编解码模块包括：基于超结构光纤布拉格光栅的编码器、解码器、和/或编解码器。
10.一种光线路终端，包括：光发送模块和光接收模块，其特征在于，所述光发送模块，包括多个调制编码模块和第二耦合器，
每一所述调制编码模块包括：
多个下行调制模块，每一所述下行调制模块用于将下行数据调制到不同波长的单波长或宽带光载波；
第一密集波分复用器，包括：多个输入端口和一个输出端口，每一所述输入端口与一个所述下行调制模块相连接，用于将所述相连接的下行调制模块输出的已调下行数据密集波分复用成一路后通过所述输出端口输出；
第一编码器，与所述第一密集波分复用器的输出端口相连接，用于对所述第一密集波分复用器输出的下行信号编码后输出；
所述第二耦合器，用于将每一所述调制编码模块输出的下行信号汇合成一路后输出。
11.根据权利要求10所述的光线路终端，其特征在于，所述光接收模块包括：
第三耦合器，用于将所述光分配网输出的上行信号分成多路后输出；
多个第一解码器，每一所述第一解码器与所述第三耦合器的一个输出端口相连接，用于将所述第三耦合器输出的多路上行信号中的一路解码后输出；
多个第二密集波分复用器，每一所述第二密集波分复用器中的一个与一个所述第一解码器相连接，用于将所述第一解码器解码后输出的上行信号解密集波分复用为多路后输出。
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