CN103109476A - 无源光网络通信方法和***、光线路终端 - Google Patents

无源光网络通信方法和***、光线路终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无源光网络通信方法和***、光线路终端，其中***包括OLT、ODN和ONU；OLT用于产生宽谱光及下行光，通过下行光承载待发送至至少一个光网络单元的经过正交频分复用调制的下行数据形成下行信号；ODN用于将宽谱光分割成分别与至少一个光网络单元对应的至少一个光波，并将至少一个光波和下行信号分别发送至对应的至少一个光网络单元；至少一个光网络单元用于接收下行信号，并对下行信号进行正交频分复用解调得到下行数据；并将待发送至光线路终端的经过正交频分复用调制的上行数据承载在从光分配网络接收的光波上形成上行信号，并将上行信号发送至光分配网络。本发明以较低的成本实现了每个ONU工作在不同的发射波长。

Description

无源光网络通信方法和***、光线路终端
技术领域
本发明涉及无源光网络技术，尤其涉及一种无源光网络通信方法和***、光线路终端。
背景技术
无源光网络(Passive Optical Network，简称：PON)由于建网成本较低，作为一种经济有效的技术手段而在光接入网领域受到业界的瞩目。当前，在光通信领域引入了正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing，简称：OFDM)技术，提出了基于OFDM的正交频分多址复用无源光网络(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access PassiveOptical Network，简称：OFDMA-PON)。在光通信技术领域引入OFDM技术是一种差异化创新，OFDM技术一方面可以作为调制技术提高信道的频谱利用率和信道容量，有效对抗多径和色散效应；另一方面可以利用子载波实现高效的OFDMA接入，从而实现灵活的多用户和多业务的带宽分配。不同的子载波既可以分配给不同的用户，也可以分配给不同的业务种类。OFDM技术的这些特性使其特别适合在PON中应用。
在OFDMA-PON的架构中，通常包括一个位于局端的光线路终端(Optical Line Terminal，简称：OLT)和多个位于用户端的光网络单元(OpticalNetwork Unit，简称：ONU)，OLT与ONU之间通过光分配网络(OpticalDistribution Network，简称：ODN)连接，在无源光网络中，ODN是基于分光器分光器Splitter实现的。
现有技术的OFDMA-PON中，OLT和ONU之间进行数据传输都采用基于OFDM的数据调制方式。例如，在数据发送端，高速串行数据先被变成低速并行数据，然后并行数据被映射成多个调制矢量，再进行快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform，简称：IFFT)；变换后添加循环前缀(CyclicPrefix，简称：CP)，最后作并串变换和数模转换(Digital Analog Conversion，简称：DAC)，产生连续的OFDM信号向信道发送。在接收端执行与上述相反过程的处理获得最初的串行数据。其中，在OLT和ONU之间的上行方向，是多点到一点的数据传输，在OLT的接收端只有一个光电探测器(PhotoDetector，简称：PD)，该PD接收来自所有ONU的上行信号光，当ONU的两束或两束以上的光波入射到OLT的PD上时会产生光差拍干扰(OpticalBeat Interference，简称：OBI)，特别是当所述光波的中心波长相同或者相近时，光差拍干扰将产生直流或低频成分，造成对后续数据OFDM调制的干扰。因此，必须让每个ONU工作在不同的发射波长，以消除或者降低上述的OBI问题。
目前主要有以下几种方式用于使得各ONU的工作波长不同：一种方式是，在每个ONU中分别设置用于发射该ONU对应波长的发射机，成本较高；另一种方式是，所有ONU用一种发射机，但是该发射机的波长是可调谐的，例如，可以调谐32个发射波长，但是这种可调谐发射机成本昂贵，不适合在接入网中应用；再一种方式是，在OLT单独增加一个激光器，用于发送一个上行波长的光波，该光波供各ONU共享用于载送各自的上行数据，但是这种方式中，ONU在作上行调制时都必须采用载波抑制的光调制方式，将原来的光波谱线抑制掉，并且在OLT端需要进行相干接收，以恢复出ONU发送的上行数据，复杂技术，成本也很昂贵。
发明内容
本发明提供一种无源光网络通信方法和***、光线路终端，以较低的成本实现每个ONU工作在不同的发射波长。
本发明的第一方面是提供一种无源光网络通信***，包括：光线路终端、光分配网络和至少一个光网络单元，所述光线路终端通过光分配网络与所述至少一个光网络单元进行连接；
所述光线路终端，用于产生具有第一波长的宽谱光、以及具有第二波长的下行光，通过所述下行光承载待发送至所述至少一个光网络单元的经过正交频分复用调制的下行数据形成下行信号，并将所述宽谱光和下行信号发送至所述光分配网络；以及，用于接收所述至少一个光网络单元发送的上行信号，并对所述上行信号通过正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据；
所述光分配网络，用于将从所述光线路终端接收的宽谱光分割成分别与至少一个光网络单元对应的至少一个光波，并将所述至少一个光波和所述下行信号分别发送至对应的所述至少一个光网络单元；以及，用于通过对所述至少一个光网络单元发送的上行信号进行复用后发送至所述光线路终端；
所述至少一个光网络单元，用于接收所述下行信号，并对所述下行信号进行正交频分复用解调得到与所述光网络单元对应的下行数据；以及，将待发送至所述光线路终端的经过正交频分复用调制的上行数据承载在从所述光分配网络接收的所述光波上，形成上行信号，并将所述上行信号发送至所述光分配网络。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述光线路终端具体包括：宽谱光源和第一正交频分复用调制模块；所述宽谱光源，用于产生具有第一波长的所述宽谱光；
所述第一正交频分复用调制模块，用于将待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制；以及，用于对接收的至少一个光网络单元发送的上行信号进行正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述光线路终端还包括：第一发射模块和第一波分复用器；
所述第一发射模块，用于将所述第一正交频分复用调制模块进行正交频分复用调制后的下行数据承载在所述下行光上形成下行信号；
所述第一波分复用器，用于将所述下行信号与所述宽谱光进行复用后发送至所述光分配网络；
所述光分配网络还包括：第二波分复用器；
所述第二波分复用器，用于将所述下行信号与所述宽谱光进行解复用，以使得所述光分配网络对解复用后的所述宽谱光进行分割。
结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，所述光分配网络具体包括：阵列波导光栅；所述阵列波导光栅，用于将所述光线路终端发送的宽谱光分割成与至少一个光网络单元对应的至少一个光波；以及，用于对所述至少一个光网络单元发送的上行信号进行复用。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述光分配网络还包括：分光器；
所述分光器，用于将所述第二波分复用器解复用后的下行信号，分割成分别与至少一个光网络单元对应的至少一个下行信号，并将所述至少一个下行信号对应广播至所述至少一个光网络单元。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述第一正交频分复用调制模块包括多个第一正交频分复用调制发送单元，所述第一发射模块的数量为多个；一个所述第一正交频分复用调制发送单元和一个第一发射模块组成一个发射单元，所述发射单元的数量与所述多个光网络单元的数量相等；
多个所述发射单元，用于发送分别承载有与所述光网络单元对应的下行数据的多个下行信号，所述下行信号具有与所述光网络单元对应的第二波长。
本发明的第二方面提供一种光线路终端，包括：宽谱光源、第一正交频分复用调制模块和信号发射模块；
所述宽谱光源，用于产生具有第一波长的所述宽谱光；
所述第一正交频分复用调制模块，用于将待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制；以及，用于将从至少一个光网络单元接收的上行信号进行正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据；
信号发射模块，用于产生具有第二波长的下行光，并通过所述下行光承载待发送至所述至少一个光网络单元的经过正交频分复用调制的下行数据形成下行信号；并将所述下行信号与所述宽谱光进行复用后发送至所述光分配网络，以使得所述光分配网络将所述宽谱光分割成至少一个光波分别发送至至少一个光网络单元，并使得所述光网络单元通过所述光波承载上行数据。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，所述第一正交频分复用调制模块包括多个第一正交频分复用调制发送单元，所述第一发射模块的数量为多个；一个所述第一正交频分复用调制发送单元和一个第一发射模块组成一个发射单元，所述发射单元的数量与多个光网络单元的数量相等；
多个所述发射单元，用于发送分别承载有与所述光网络单元对应的下行数据的多个下行信号，所述下行信号具有与所述光网络单元对应的第二波长。
结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，所述第一正交频分复用调制模块包括一个第一正交频分复用调制发送单元，以及一个第一发射模块；一个所述第一正交频分复用调制发送单元和一个第一发射模块连接组成一个发射单元；所述发射单元，用于将待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制后，均承载在所述具有第二波长的下行光形成下行信号。
本发明的第三方面提供一种无源光网络通信方法，包括：
产生具有第一波长的宽谱光、以及具有第二波长的下行光；
对待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制，并将调制后的所述数据承载在所述下行光形成下行信号；
将所述宽谱光和下行信号发送至光分配网络，以使得所述光分配网络将所述宽谱光分割成至少一个光波分别发送至至少一个光网络单元，并使得所述光网络单元通过所述光波承载上行数据；
接收所述至少一个光网络单元发送的上行信号，并对所述上行信号通过正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据。
结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，所述产生具有第二波长的下行光，包括：产生至少一个下行光，所述至少一个下行光分别具有与所述至少一个光网络单元对应的波长；
所述对待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制，并将调制后的所述数据承载在所述下行光形成下行信号，包括：
分别对待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制，并将调制后的所述数据分别承载在与所述光网络单元对应的至少一个下行光上，形成与所述至少一个光网络单元对应的多个下行信号。
本发明的第四方面是提供一种无源光网络通信方法，包括：
接收光线路终端发送的下行信号和光波，所述下行信号承载有所述光线路终端发送的经过正交频分复用调制的下行数据，所述下行数据承载在具有第二波长的下行光，所述光波是通过对所述光线路终端产生的具有第一波长的宽谱光分割得到；
对所述下行信号进行正交频分复用解调，得到所述下行数据；并将待发送至所述光线路终端的上行数据承载在所述光波上，形成上行信号，发送至所述光线路终端。
本发明提供的无源光网络通信方法和***、光线路终端的技术效果是：只需要在OLT中设置一个宽谱光源，并与ODN中的AWG相配合，由AWG将该宽谱光源产生的宽谱光分割成多个光波注入各ONU即可，相当于只设置一个宽谱光源和一个AWG，该宽谱光源和AWG的成本低，所以比现有技术中的在每个ONU中都设置发射机、或者采用昂贵的可调谐发射机都成本低，并且，采用上述宽谱光源和AWG的组合方式实现各ONU的波长不同，实现方法很简单，比现有技术中的ONU采用载波抑制的光调制方式以及OLT端进行相干接收，要简单易行，更容易实施，所以成本也较低。
附图说明
图1为本发明无源光网络通信***一实施例的结构示意图；
图2为本发明无源光网络通信***另一实施例的结构示意图；
图3为本发明无源光网络通信***又一实施例的结构示意图；
图4为本发明光线路终端实施例的结构示意图；
图5为本发明无源光网络通信方法一实施例的流程示意图；
图6为本发明无源光网络通信方法另一实施例的流程示意图；
图7为本发明无源光网络通信方法又一实施例的流程示意图。
具体实施方式
实施例一
图1为本发明无源光网络通信***一实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例的无源光网络通信***包括：OLT11、ODN12和多个ONU13，该ONU13的数量在具体实施中也可以为一个，只是本实施例为了说明各ONU的波长不同的实现方法，以至少两个为例进行说明。
其中，OLT11，用于产生具有第一波长的宽谱光、以及具有第二波长的下行光，通过所述下行光承载待发送至所述至少一个光网络单元的经过正交频分复用调制的下行数据形成下行信号，并将所述宽谱光和下行信号发送至所述光分配网络；以及，用于接收所述至少一个光网络单元发送的上行信号，并对所述上行信号通过正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据；
例如，OLT11中可以包括：第一OFDM调制模块111、以及用于产生宽谱光的宽谱光源(broadband light source，简称：BLS)112。该宽谱光源112例如可以是，发光二级管(Light Emitting Diode，简称：LED)、超辐射发光二级管(Superluminescent Light Emitting Diodes，简称：SLD)等多种器件；该宽谱光源112的波长可以称为第一波长；第一OFDM调制模块111可以用于对接收的多个ONU的上行信号进行解调，分别得到该多个ONU对应的上行数据。本实施例采用第一OFDM调制模块111对数据进行OFDM方式的解调或者调制，可以提高频谱利用率。
所述的ODN12，用于将从所述光线路终端接收的宽谱光分割成分别与至少一个光网络单元对应的至少一个光波，并将所述至少一个光波和所述下行信号分别发送至对应的所述至少一个光网络单元；以及，用于通过对所述至少一个光网络单元发送的上行信号进行复用后发送至所述光线路终端；
例如，所述的ODN12中可以包括：阵列波导光栅(Arrayed WaveguideGrating，简称：AWG)121，该AWG121可以用于将从OLT接收的宽谱光分割成分别与多个ONU对应的多个光波，所述多个光波的波长互不相同，并将所述多个光波分别发送至所述多个ONU；还可以用于对多个ONU发送的上行信号复用后发送至OLT。
所述的ONU13，用于接收所述下行信号，并对所述下行信号进行正交频分复用解调得到与所述光网络单元对应的下行数据；以及，将待发送至所述光线路终端的经过正交频分复用调制的上行数据承载在从所述光分配网络接收的所述光波上，形成上行信号，并将所述上行信号发送至所述光分配网络；
例如，所述的ONU13可以包括：第二OFDM调制模块131和发射模块132；该第二OFDM调制模块131可以用于对ONU的上行数据进行OFDM调制，发射模块132用于将OFDM调制后的上行数据承载在从ODN接收的所述光波上形成上行信号，并将该上行信号发送至所述ODN。
本实施例的无源光网络通信***的工作原理如下：为了实现每个ONU工作在不同的波长，本实施例在OLT11中设置了宽谱光源112，将该宽谱光源112产生的宽谱光发送至ODN，由ODN中的AWG121将该宽谱光分割成多个波长互不相同的光波，并将该多个光波发送至多个ONU；后续ONU在进行上行传输时，上行信号对应的波长就是该ONU预先接收到的光波的波长，从而使得上行传输时各ONU的上行信号的波长也互不相同，就不会产生OBI，解决了光差拍干扰问题，OLT中的第一OFDM调制模块111可以对接收的多个ONU的上行信号进行解调，分别得到该多个ONU对应的上行数据。
需要说明的是，本实施例的无源光网络通信***，在图1中仅示出了该无源光网络通信***所包括的部分模块，例如，阵列波导光栅、宽谱光源等，但是在具体实施中，本领域技术人员可以理解，该***中的各部分，例如OLT、ODN、ONU，其并不局限于仅包括图1中所示的模块，比如，ODN中还可以包括分光器(splitter)等。
在本实施例所述的无源光网络通信***中，只需要在OLT中设置一个宽谱光源，并与ODN中的AWG相配合，由AWG将该宽谱光源产生的宽谱光分割成多个光波注入各ONU即可，相当于只设置一个宽谱光源和一个AWG，该宽谱光源和AWG的成本低，所以比现有技术中的在每个ONU中都设置发射机、或者采用昂贵的可调谐发射机都成本低，并且，采用上述宽谱光源和AWG的组合方式实现各ONU的波长不同，实现方法很简单，比现有技术中的ONU采用载波抑制的光调制方式以及OLT端进行相干接收，要简单易行，更容易实施，所以成本也较低。
下面通过实施例二和实施例三，分别描述两种可选的***结构：
实施例二
图2为本发明无源光网络通信***另一实施例的结构示意图，本实施例是在图1所示结构的基础上，对无源光网络通信***的结构进一步细化。
如图2所示，该***的OLT11还包括：发射模块(Optical Transmitter，在图2中以Optical Tx简示)113(可以称为第一发射模块)、以及第一接收模块(Optical Receiver，在图2中以Optical Rx简示)114。其中，发射模块113可以产生具有第二波长的下行光，并将OFDM调制后的下行数据承载在该下行光上形成下行信号，所述的OFDM调制后的下行数据是电信号，而承载在下行光上形成的下行信号是光信号，所以该发射模块113相当于是进行光电转换，将电信号转换为光信号后才能在主干光纤传输。第一接收模块114用于接收多个ONU的上行信号，即ONU的上行信号在进入OLT后是要被该第一接收模块114接收的，由该第一接收模块114将上行信号发送至第一OFDM调制模块111进行解调获得上行数据。
所述OLT11中的第一OFDM调制模块111，具体可以包括：第一OFDM调制发送单元(OFDM Transmitter，在图2中以OFDM Tx简示)115和第一OFDM调制接收单元(OFDM Receiver，在图2中以OFDM Rx简示)116；其中，第一OFDM调制发送单元115用于将要发送至多个ONU的下行数据进行OFDM调制，并将OFDM调制后的下行数据发送至发射模块113；第一OFDM调制接收单元116用于对第一接收模块114接收的各ONU的上行信号进行OFDM解调，分别得到各ONU对应的上行数据。
其中，上述的OFDM调制、以及OFDM解调的方法是采用常规的基于OFDM的数据调制方式。例如，当OLT11要向ONU发送下行数据时，第一OFDM调制发送单元会将高速串行的下行数据先转换为低速并行数据，然后并行数据被映射成多个调制矢量，再进行快速傅里叶逆变换，变换后添加CP，最后作并串变换和数模转换，即可得到OFDM调制后的下行数据。后续发射模块113再将该OFDM调制后的下行数据承载在下行光上形成下行信号，实现电信号到光信号的转换，发送至主干光纤进行传输。当OLT11接收ONU发送的上行信号时，在第一接收模块进行光电转换后，第一OFDM调制接收单元会先对上行信号作模数转换和串并变换，产生时间样值序列，再去除CP后再作快速傅里叶变换，对变换所得的矢量序列作适当的数字信号处理，包括信道均衡、前向纠错等，再进行解调，映射产生并行数据，最后用并串变换还原成串行数据即得到ONU的上行数据。
所述OLT11中还包括：第一波分复用器117和环形器(Circuit)118；其中，第一波分复用器117用于将下行信号与宽谱光进行复用，下行信号和宽谱光的波段不同，如下行信号是L波段，宽谱光为C波段；环形器118用于将复用后的下行信号与宽谱光发送至ODN。所述的环形器118适用于控制信号的流向的，进入该环形器118的信号只能按照一个方向行进例如按照图2中所示的箭头方向；例如，从：第一波分复用器117进入环形器118的下行信号只能沿箭头方向从主干光纤的端口F输出，下行信号在主干光纤14传输；从主干光纤14的端口F接收的ONU的上行信号，也只能沿箭头方向向下传输至第一接收模块114。
所述ODN12中还包括：第二波分复用器122和分光器123。其中，第二波分复用器122用于将下行信号与宽谱光解复用，即将下行信号与宽谱光分开，并将宽谱光发送至AWG121；分光器123用于下行信号广播至多个ONU，具体是将所述第二波分复用器122解复用后的下行信号，分割成分别与至少一个光网络单元对应的至少一个下行信号，该分割成的多个下行信号实际上是分别承载有对应的ONU的下行数据的信号，并将所述至少一个下行信号对应广播至至少一个ONU，即将承载有某个ONU的下行数据的下行信号对应发送至该ONU。该ODN12中还包括：波分复用器124，用于将通过AWG121和分光器123处理后的光波复用在一起，发送至ONU13。
所述的ONU13中还包括：第二接收模块(Optical Receiver)133，可以接收分光器123广播发送的下行信号，并将该下行信号发送至第二OFDM调制模块131进行OFDM解调。该ONU13中的第二OFDM调制模块131具体可以包括：第二OFDM调制发送单元(OFDM Transmitter)134和第二OFDM调制接收单元(OFDM Receiver)135。其中，第二OFDM调制发送单元134用于对ONU的上行数据进行OFDM调制，并将OFDM调制后的所述上行数据发送至发射模块132(可以称为第二发射模块)；第二OFDM调制接收单元135用于对第二接收模块133接收的下行信号进行OFDM解调，得到与该ONU对应的下行数据。具体的OFDM调制以及OFDM解调的方法与OLT的处理相同，不再赘述。
本实施例中，ONU13中的发射模块132可以为反射型调制器(ReflectiveModulator，简称：R-Mod)，该反射型调制器例如为，反射式半导体放大器(Reflective Semiconductor Optical Amplifier，简称：RSOA)或者反射式电致吸收调制器(Reflective Electro-Absorption Modulator，简称：REAM)等。采用该反射型调制器的优点是：每个ONU不需要限定为必须发射特定波长的上行光波，不限制ONU的发射波长，该发射模块132可以在上述的AWG注入的对应某种波长的光波的作用下，将上行光波的波长锁定为所述的某种波长，即发射模块132是根据预先注入的光波将上行光波的波长锁定为该ONU对应的波长的，这种ONU本身不限制发射波长的方式可以称为ONU的无色化，ONU无色化使得在进行各ONU的部署时，不被波长对应所限制，使得ONU部署更加灵活。
如图2所示，本实施例的ONU13可以有多个，例如第一ONU、第二ONU、ONU3等，在图2中只示出了第一ONU的结构，第二ONU、ONU3等其他ONU的结构与第一ONU相同，未示出。
下面从下行传输、以及上行传输两个方向的工作流程，对本实施例的无源光网络通信***的工作原理进行说明，其中，上、下行信号的波长不同，下行信号波长设为λd，并假设有32个ONU，宽谱光源发出的宽谱光的波长设为λu，被AWG分割成的分别与32个ONU对应的上行信号波长设为λu1，λu2，......，λu32。
下行传输：
首先，OLT11中的OFDM Transmitter115对要发送至各ONU的下行数据进行OFDM调制，调制后的下行数据是电信号，在发送至OpticalTransmitter113之后，Optical Transmitter113将该电信号转换为光信号，具体是将调制后的下行数据承载在下行光上形成下行信号，该下行信号的波长是λd。
接着，该下行信号和BLS112发出的宽谱光(该宽谱光的波长为λu)一起通过第一波分复用器117复用，再经过环形器118进入主干光纤14。主干光纤14传输部分的ODN12，上述经过复用的下行信号和宽谱光被第二波分复用器122解复用，宽谱光被AWG121分割成32个分离的光波，其波长分别为λu1，λu2，......，λu32，再分别注入到32个ONU的反射型调制器即发射模块132中，例如，波长为λu1的光波被注入到第一ONU的反射型调制器中，使得锁定各个ONU的上行信号波长分别为λu1，λu2，......，λu32，各ONU的上行信号将分别承载在这32个注入锁定的光波上。
同时，被第二波分复用器122解复用后得到的下行信号进入分光器(splitter)123中，再由分光器123广播给所有的ONU，具体是通过波分复用器124，将AWG121和分光器123处理后的广播复用在一起后发送至ONU。ONU的Optical Receiver133接收到该下行信号后，对该下行信号进行光电转换，将光信号转换为电信号，并将该电信号送入OFDM Receiver135。OFDMReceiver135对下行信号进行OFDM解调过滤出该ONU对应的子信道的数据。由上述可知，该***的下行方向采用TDM+OFDM的方式。
上行传输：
首先，ONU13中的OFDM Transmitter134将上述数据进行OFDM调制，并将OFDM调制后的上行数据发送至发射模块(R-Mod)132。发射模块132将所述上行数据承载在预先注入的光波上形成上行信号，该上行信号的波长是注入的光波波长，例如，第一ONU的发射模块132发出的上行信号是波长为λu1上的光波。
接着，各ONU发出的上行32个上行信号光波被ODN12中的AWG121复用，再经过第二波分复用器122、主干光纤14进入OLT11中。经过OLT11中的环形器118入射到OLT中的Optical Receiver114(即相当于光电探测器(Photo Detector，简称：PD))。该Optical Receiver114在OLT中只有一个，其接收来自所有ONU的上行信号；由于这32个ONU的波长λu1，λu2，......，λu32各不相同，所以在Optical Receiver114上不会产生光差拍干扰OBI。Optical Receiver114对上行信号进行光电转换，将光信号转换为电信号。
然后，电信号形式的上行信号进入OLT的OFDM Receiver116中进行解调，恢复出每个ONU对应的子信道中的数据，即上行方向采用WDM+OFDMA的方式。
其中，在上述的下行传输和上行传输的工作流程的描述中，所述的OFDM调制或解调技术是这样的：
OFDM是一种多载波调制技术，其基本思想是在频域内将信道划分成许多正交的子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，子载波可采用正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，简称：QPSK)、正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation，简称：QAM)等高阶调制提高***容量，并且每个子载波并行传输，这种并行传输技术可以将高速的数据流分配到若干个子载波低速传输。OFDM相对于一般的多载波传输的不同之处在于它允许子载波频谱部分重叠，只要满足子载波之间的相互正交，则可以从混叠的子载波上分离出来数据信号。由于OFDM允许子载波频谱混叠，其频谱效率大大提高，因而是一种高效的调制方式。
当前的OFDM发送和接收机制都是基于快速傅里叶变换(Fast FourierTransform，简称：FFT)，用数字信号处理(Digital Signal Processing，简称：DSP)芯片来实现。在发送端，高速的串行数据先被变成低速的并行数据，然后并行数据被映射成多个调制矢量，再进行多点快速傅里叶逆变换。变换后添加CP，最后作并串变换和数模转换，产生连续的OFDM信号向信道发送。在接收端，先对接收信号作模数转换(Analog Digital Conversion，简称：ADC)和串并变换，产生时间样值序列，再去除CP后再作多点快速傅里叶变换(FFT)。对变换所得的矢量序列作适当的数字信号处理，包括信道均衡、前向纠错等，再进行解调，映射产生并行数据，最后用并串变换还原成串行数据。
实施例三
图3为本发明无源光网络通信***又一实施例的结构示意图，本实施例又提供了一种可选的无源光网络通信***结构，该结构与实施例二中的***结构的区别在于，本实施例的第一OFDM调制模块包括多个第一OFDM调制发送单元OFDM Tx，所述第一发射模块Optical Tx的数量也为多个；一个OFDM Tx和一个Optical Tx组成一个发射单元，所述发射单元的数量与所述多个光网络单元ONU的数量相等。本实施例的多个所述发射单元，用于发送分别承载有与ONU对应的下行数据的多个下行信号，所述下行信号具有与所述光网络单元对应的第二波长。
如图3所示，本实施例的OLT中，OFDM Tx和Optical Tx分别都具有多个，具体是包括与ONU数量相等的多个OFDM Tx和Optical Tx。例如，若ONU的数量有32个，该OFDM Tx和Optical Tx的数量也分别具有32个。每个OFDM Tx和Optical Tx对应的发射单元，用于将对应其中一个ONU的下行数据进行OFDM调制，并承载在具有与该ONU对应的波长的下行光上，例如图3中的λd1，λd2等，这些λd1，λd2等可以均称为第二波长。
本实施例的OLT还包括：阵列波导光栅AWG，用于将多个所述下行信号复用后发送至所述第一波分复用器117。
在下行传输时，所述的32个OFDM Tx和Optical Tx产生的信号中，每个Optical Tx输出的光信号的波长是不同的，例如，λd1，λd2，…，λd32，该32个Optical Tx输出的光信号分别对应不同的ONU。将经过OLT中的AWG复用后，输出复用后的下行信号，信号波长是λd，该波长为λd的下行信号和BLS发出的宽谱光(该宽谱光的波长为λu)一起通过第一波分复用器117复用，再经过环形器118进入主干光纤14。
在ODN12中，本实施例的ODN12中可以不包括分光器(splitter)，由AWG121将上述的主干光纤14的下行信号和宽谱光分割；具体的是，AWG121将宽谱光分割成32个分离的光波，其波长分别为λu1，λu2，......，λu32，并将下行信号解复用为OLT中对应的32个OFDM Tx和Optical Tx产生的下行信号，所述解复用后的各下行信号与分割后的宽谱光一起，分别注入到32个ONU的反射型调制器即发射模块132中。例如，波长为λu1的光波被注入到第一ONU的反射型调制器中，使得锁定各个ONU的上行信号波长分别为λu1，λu2，......，λu32，各ONU的上行信号将分别承载在这32个注入锁定的光波上。
在上行传输时，各ONU将上行数据承载在预先注入的光波上形成上行信号，发出的上行32个上行信号光波被ODN12中的AWG121复用，经过主干光纤14进入OLT11中。经过OLT11中的环形器118入射到OLT中的OpticalReceiver114，该Optical Receiver114在OLT中只有一个，其接收来自所有ONU的上行信号；由于这32个ONU的波长λu1，λu2，......，λu32各不相同，所以在Optical Receiver114上不会产生光差拍干扰OBI。Optical Receiver114对上行信号进行光电转换，将光信号转换为电信号。电信号形式的上行信号进入OLT的OFDM Receiver116中进行解调，恢复出每个ONU对应的子信道中的数据。
实施例四
图4为本发明光线路终端实施例的结构示意图，如图4所示，该光线路终端OLT可以包括：宽谱光源41、第一正交频分复用调制模块42和信号发射模块43；其中，
所述宽谱光源41，用于产生具有第一波长的所述宽谱光；
所述第一正交频分复用调制模块42，用于将待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制；以及，用于将从至少一个光网络单元接收的上行信号进行正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据；
信号发射模块43，用于产生具有第二波长的下行光，并通过所述下行光承载待发送至所述至少一个光网络单元的经过正交频分复用调制的下行数据形成下行信号；并将所述下行信号与所述宽谱光进行复用后发送至所述光分配网络，以使得所述光分配网络将所述宽谱光分割成至少一个光波分别发送至至少一个光网络单元，并使得所述光网络单元通过所述光波承载上行数据。
可选的，该信号发射模块43可以包括：第一发射模块和第一波分复用器；该第一发射模块和第一波分复用器的结构可以参见***实施例；
所述第一发射模块，用于产生具有第二波长的下行光，并通过所述下行光承载待发送至所述至少一个光网络单元的经过正交频分复用调制的下行数据形成下行信号；
所述第一波分复用器，用于将所述下行信号与所述宽谱光进行复用后发送至所述光分配网络，以使得所述光分配网络将所述宽谱光分割成至少一个光波分别发送至至少一个光网络单元，并使得所述光网络单元通过所述光波承载上行数据。
进一步的，可以参见***实施例中的图3所示，所述第一正交频分复用调制模块包括多个第一正交频分复用调制发送单元，所述第一发射模块的数量为多个；一个所述第一正交频分复用调制发送单元和一个第一发射模块组成一个发射单元，所述发射单元的数量与多个光网络单元的数量相等；多个所述发射单元，用于发送分别承载有与所述光网络单元对应的下行数据的多个下行信号，所述下行信号具有与所述光网络单元对应的第二波长。
进一步的，可以参见***实施例中的图2所示，所述第一正交频分复用调制模块包括一个第一正交频分复用调制发送单元，以及一个第一发射模块；一个所述第一正交频分复用调制发送单元和一个第一发射模块连接组成一个发射单元；
所述发射单元，用于将待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制后，均承载在所述具有第二波长的下行光形成下行信号。
本实施例的光线路终端，通过设置宽谱光源产生宽谱光，可以使得光分配网能够通过分割该宽谱光而产生与ONU对应的光波，进而使得将光波注入到ONU作为ONU上行数据的承载光波，从而能够降低ONU的成本。
实施例五
图5为本发明无源光网络通信方法一实施例的流程示意图，该方法是OLT执行，本实施例仅对该方法做简单描述，具体可以结合参见***实施例中的原理说明；如图5所示，该方法可以包括：
501、产生具有第一波长的宽谱光、以及具有第二波长的下行光；
502、对待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制，并将调制后的所述数据承载在所述下行光形成下行信号；
503、将所述宽谱光和下行信号发送至光分配网络，以使得所述光分配网络将所述宽谱光分割成至少一个光波分别发送至至少一个光网络单元，并使得所述光网络单元通过所述光波承载上行数据；
504、接收所述至少一个光网络单元发送的上行信号，并对所述上行信号通过正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据。
进一步的，所述产生具有第二波长的下行光，包括：产生至少一个下行光，所述至少一个下行光分别具有与所述至少一个光网络单元对应的波长；
所述对待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制，并将调制后的所述数据承载在所述下行光形成下行信号，包括：
分别对待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制，并将调制后的所述数据分别承载在与所述光网络单元对应的至少一个下行光上，形成与所述至少一个光网络单元对应的多个下行信号。
实施例六
图6为本发明无源光网络通信方法另一实施例的流程示意图，该方法是ONU执行，本实施例仅对该方法做简单描述，具体可以结合参见***实施例中的原理说明；如图6所示，该方法可以包括：
601、接收光线路终端发送的下行信号和光波；
所述下行信号承载有所述光线路终端发送的经过正交频分复用调制的下行数据，所述下行数据承载在具有第二波长的下行光，所述光波是通过对所述光线路终端产生的具有第一波长的宽谱光分割得到；
602、对所述下行信号进行正交频分复用解调，得到所述下行数据；
603、将待发送至所述光线路终端的上行数据承载在所述光波上，形成上行信号，发送至所述光线路终端。
本实施例的无源光网络通信方法，ONU通过接收光线路终端产生的宽谱光分割得到的光波，作为承载上行数据的光波，相对于现有技术实现简单，降低了ONU的成本。
实施例七
图7为本发明无源光网络通信方法又一实施例的流程示意图，本实施例主要是从***的角度对该无源光网络通信方法简单说明。如图7所示，包括：
701、光线路终端OLT中的宽谱光源产生具有第一波长的宽谱光、以及具有第二波长的下行光，所述OLT通过所述下行光承载待发送至所述至少一个光网络单元的经过正交频分复用调制的下行数据形成下行信号，并将所述宽谱光和下行信号发送至光分配网络ODN；
702、所述ODN中的阵列波导光栅AWG将所述宽谱光分割成分别与多个光网络单元ONU对应的多个光波，所述多个光波的波长互不相同，并将所述多个光波和所述下行信号分别发送至所述多个ONU；
703、所述ONU对接收到的下行信号进行正交频分复用解调得到与所述光网络单元对应的下行数据；并对要发送至OLT的上行数据进行OFDM调制，将OFDM调制后的上行数据承载在从所述ODN接收的所述光波上，形成上行信号，将所述上行信号发送至所述ODN；
704、所述ODN通过所述AWG对所述多个ONU发送的上行信号复用后发送至所述OLT；
705、OLT通过对接收的所述多个ONU的上行信号进行OFDM解调，分别得到所述多个ONU对应的上行数据。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种无源光网络通信***，其特征在于，包括：光线路终端、光分配网络和至少一个光网络单元，所述光线路终端通过光分配网络与所述至少一个光网络单元进行连接；
所述光线路终端，用于产生具有第一波长的宽谱光、以及具有第二波长的下行光，通过所述下行光承载待发送至所述至少一个光网络单元的经过正交频分复用调制的下行数据形成下行信号，并将所述宽谱光和下行信号发送至所述光分配网络；以及，用于接收所述至少一个光网络单元发送的上行信号，并对所述上行信号通过正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据；
所述光分配网络，用于将从所述光线路终端接收的宽谱光分割成分别与至少一个光网络单元对应的至少一个光波，并将所述至少一个光波和所述下行信号分别发送至对应的所述至少一个光网络单元；以及，用于通过对所述至少一个光网络单元发送的上行信号进行复用后发送至所述光线路终端；
所述至少一个光网络单元，用于接收所述下行信号，并对所述下行信号进行正交频分复用解调得到与所述光网络单元对应的下行数据；以及，将待发送至所述光线路终端的经过正交频分复用调制的上行数据承载在从所述光分配网络接收的所述光波上，形成上行信号，并将所述上行信号发送至所述光分配网络。
2.根据权利要求1所述的无源光网络通信***，其特征在于，所述光线路终端具体包括：宽谱光源和第一正交频分复用调制模块；
所述宽谱光源，用于产生具有第一波长的所述宽谱光；
所述第一正交频分复用调制模块，用于将待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制；以及，用于对接收的至少一个光网络单元发送的上行信号进行正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据。
3.根据权利要求2所述的无源光网络通信***，其特征在于，所述光线路终端还包括：第一发射模块和第一波分复用器；
所述第一发射模块，用于将所述第一正交频分复用调制模块进行正交频分复用调制后的下行数据承载在所述下行光上形成下行信号；
所述第一波分复用器，用于将所述下行信号与所述宽谱光进行复用后发送至所述光分配网络；
所述光分配网络还包括：第二波分复用器；
所述第二波分复用器，用于将所述下行信号与所述宽谱光进行解复用，以使得所述光分配网络对解复用后的所述宽谱光进行分割。
4.根据权利要求1所述的无源光网络通信***，其特征在于，所述光分配网络具体包括：阵列波导光栅；
所述阵列波导光栅，用于将所述光线路终端发送的宽谱光分割成与至少一个光网络单元对应的至少一个光波；以及，用于对所述至少一个光网络单元发送的上行信号进行复用。
5.根据权利要求3所述的无源光网络通信***，其特征在于，所述光分配网络还包括：分光器；
所述分光器，用于将所述第二波分复用器解复用后的下行信号，分割成分别与至少一个光网络单元对应的至少一个下行信号，并将所述至少一个下行信号对应广播至所述至少一个光网络单元。
6.根据权利要求3所述的无源光网络通信***，其特征在于，所述第一正交频分复用调制模块包括多个第一正交频分复用调制发送单元，所述第一发射模块的数量为多个；一个所述第一正交频分复用调制发送单元和一个第一发射模块组成一个发射单元，所述发射单元的数量与所述多个光网络单元的数量相等；
多个所述发射单元，用于发送分别承载有与所述光网络单元对应的下行数据的多个下行信号，所述下行信号具有与所述光网络单元对应的第二波长。
7.一种光线路终端，其特征在于，包括：宽谱光源、第一正交频分复用调制模块和信号发射模块；
所述宽谱光源，用于产生具有第一波长的所述宽谱光；
所述第一正交频分复用调制模块，用于将待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制；以及，用于将从至少一个光网络单元接收的上行信号进行正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据；
信号发射模块，用于产生具有第二波长的下行光，并通过所述下行光承载待发送至所述至少一个光网络单元的经过正交频分复用调制的下行数据形成下行信号；并将所述下行信号与所述宽谱光进行复用后发送至所述光分配网络，以使得所述光分配网络将所述宽谱光分割成至少一个光波分别发送至至少一个光网络单元，并使得所述光网络单元通过所述光波承载上行数据。
8.根据权利要求7所述的光线路终端，其特征在于，所述第一正交频分复用调制模块包括多个第一正交频分复用调制发送单元，所述第一发射模块的数量为多个；一个所述第一正交频分复用调制发送单元和一个第一发射模块组成一个发射单元，所述发射单元的数量与多个光网络单元的数量相等；
多个所述发射单元，用于发送分别承载有与所述光网络单元对应的下行数据的多个下行信号，所述下行信号具有与所述光网络单元对应的第二波长。
9.根据权利要求7所述的光线路终端，其特征在于，所述第一正交频分复用调制模块包括一个第一正交频分复用调制发送单元，以及一个第一发射模块；一个所述第一正交频分复用调制发送单元和一个第一发射模块连接组成一个发射单元；
所述发射单元，用于将待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制后，均承载在所述具有第二波长的下行光形成下行信号。
10.一种无源光网络通信方法，其特征在于，包括：
产生具有第一波长的宽谱光、以及具有第二波长的下行光；
对待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制，并将调制后的所述数据承载在所述下行光形成下行信号；
将所述宽谱光和下行信号发送至光分配网络，以使得所述光分配网络将所述宽谱光分割成至少一个光波分别发送至至少一个光网络单元，并使得所述光网络单元通过所述光波承载上行数据；
接收所述至少一个光网络单元发送的上行信号，并对所述上行信号通过正交频分复用解调，分别得到所述至少一个光网络单元对应的上行数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述产生具有第二波长的下行光，包括：产生至少一个下行光，所述至少一个下行光分别具有与所述至少一个光网络单元对应的波长；
所述对待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制，并将调制后的所述数据承载在所述下行光形成下行信号，包括：
分别对待发送至所述至少一个光网络单元的下行数据进行正交频分复用调制，并将调制后的所述数据分别承载在与所述光网络单元对应的至少一个下行光上，形成与所述至少一个光网络单元对应的多个下行信号。
12.一种无源光网络通信方法，其特征在于，包括：
接收光线路终端发送的下行信号和光波，所述下行信号承载有所述光线路终端发送的经过正交频分复用调制的下行数据，所述下行数据承载在具有第二波长的下行光，所述光波是通过对所述光线路终端产生的具有第一波长的宽谱光分割得到；
对所述下行信号进行正交频分复用解调，得到所述下行数据；并将待发送至所述光线路终端的上行数据承载在所述光波上，形成上行信号，发送至所述光线路终端。
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