CN103634711B - 基于光载波抑制和子载波分离技术的正交频分复用无源光网络***及其传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于光载波抑制和子载波分离技的正交频分复用无源光网络***及其传输方法。本***采用光线路终端，经过掺铒光纤放大器，通过两路光纤链路连接远端节点，而远端节点通过分布光纤连接光网络单元组，每个光网络单元组由两个光网络单元组成。光线路终端由分布式反馈激光器、光交叉波分复用器、可调光滤波器、循环阵列波导光栅、循环阵列波导光栅、马赫增德尔调制器、正弦波发生器、光环形器、强度调制器和接收机组成。本***采用了马赫增德尔调制器，光交叉波分复用器以及光网络单元组的设计，实现了光载波抑制和子载波分离和无色ONU，降低***成本，便于***维护。

Description

基于光载波抑制和子载波分离技术的正交频分复用无源光网 络***及其传输方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，具体是涉及一种基于光载波抑制和子载波分离（OCSS）技术的正交频分复用无源光网络***及其传输方法，实现无色光网络单元（ONU）正交频分复用无源光网络（OFDM-PON）***功能。

背景技术

接入网作为用户端和城域网/骨干网的桥梁，发展迅速，特别是光接入网。近年来，EPON、GPON、Hybrid WDM/TDM-PON、OFDM-PON等一系列光接入网的概念快速发展。基于光正交频分复用(OFDM)的接入网技术能够灵活地进行时域和频域资源的划分，而且光OFDM频谱效率高，容量大，可以实现不同粒度的资源调度，能够满足不同业务的服务质量(QOS)和带宽需求，引起众多研究人员和通信设备商的关注。而无色ONU技术，也是PON的关键技术之一。本发明把现有的光载波抑制和子载波分离（OCSS）技术运用到OFDM-PON中，对***构架进行了合理的布局，这个***不仅提高了光纤带宽的利用率，增加了***的稳定性，并且可以灵活地给用户提供多种业务，***中的每个ONU仅需一个光子载波，无需分配单独光源，实现了无色ONU，降低***运维成本。

发明内容

本发明的目的在于针对实现无色ONU的OFDM-PON***方案存在的不足，提出了一种基于光载波抑制和子载波分离（OCSS）技术的正交频分复用无源光网络***及其传输方法，降低实现无色ONU的OFDM***对各种器件性能的要求，以及降低光纤的色散与非线性效应等多方面影响。

为达到上述目的，本发明的构思是：在光纤线路终端OLT采用N个分布式反馈激光器DFB发射分别处于C波段和L波段的波长，并通过双臂MZM调制器光载波被抑制而产生子载波，最终产生2N个子载波。光纤线路终端OLT和光网络单元组中合理安排光交叉波分复用器IL、可调光滤波器TOF、循环阵列波导光栅AWG、强度调制器IM、光环路器，实现***的无色ONU化。

根据上述发明构思，本发明采用下列方案：

基于光载波抑制和子载波分离技术实现的正交频分复用无源光网络***，由光网络终端OLT经过经过第一掺铒光纤放大器EDFA1和第二掺铒光纤放大器EDFA2通过第一光纤链路和第二光纤链路连接远端节点RN，而远端节点RN经过第一组N路分布光纤和第二组N路分布光纤分别连接N组光网络单元组ONU组，每组光网络单元由两个光网络组成。其特征在于：1）所述的光网络终端OLT：第一组分布式反馈激光器和第二组分布式反馈激光器连接到第一循环阵列波导光栅AWG1；第一循环阵列波导光栅AWG1与第一马赫增德尔调制MZM1相连；第一马赫增德尔调制MZM1信号驱动端口和一个正弦波发生器相连，第一马赫增德尔调制MZM1信号输出端口和第一光干涉仪滤波器IL1相连；第一光交叉波分复用器IL1的第1信号输出端口和第一光可调滤波器TOF1相连，第一可调光滤波器TOF1的输出端口和第二循环阵列波导光栅AWG2相连，第二循环阵列波导光栅AWG2的信号输出端口和第一组N个强度调制器IM相连，该组N个强度调制器IM的信号输出端口和第三循环阵列波导光栅AWG3相连，第三循环阵列波导光栅AWG3的信号输出端和第一光环形器OC1相连，第一光环形器OC1的第1端口和第四循环阵列波导光栅AWG4相连，第四循环阵列波导光栅AWG4的信号输出端口和N组上行信号接收机RX相连；第一光环形器OC1的第2端口和第一掺铒光纤放大器EDFA1输入端口相连；第一光交叉波分复用器IL1的第2信号输出端口和第二光可调滤波器TOF2相连，可调光滤波器TOF2的输出端口和第五循环阵列波导光栅AWG5相连，第五循环阵列波导光栅AWG5的信号输出端口和第二组N个强度调制器IM相连，该组N个强度调制器IM的信号输出端口和第六循环阵列波导光栅AWG6相连，第六循环阵列波导光栅AWG6的信号输出端和第二光环形器OC2相连，第二光环形器OC2的第1信号输出端口和第七循环阵列波导光栅AWG7相连，第七循环阵列波导光栅AWG7的信号输出端口和N组上行信号接收机RX相连；第二光环形器OC2的第2端口和第二掺铒光纤放大器EDFA2输入端口相连；2）远端节点RN包括第八循环阵列波导光栅AWG8和第九循环阵列波导光栅AWG9，这两个循环阵列波导光栅AWG通过第一组N路分布光纤和第二组N路分布光纤分别连接光网络单元组ONU组；3）光网络单元组ONU 组由第一光网络单元ONU和第二光网络单元ONU两个光网络单元组成：一个第三光环形器OC3的第1端口和第一光功率分路器Splitter1相连；第一光功率分路器Splitter1的第1端口和第一下行信号接收机RX_1相连；第一光功率分路器Splitter1的第2端口和第二反射式半导体光放大器RSOA2的第1端口相连；第二反射式半导体光放大器RSOA2的第2端口和第四光环形器OC4的第2端口相连；第四光环形器OC4的第1端口和第二光功率分路器Splitter2相连；第二光功率分路器Splitter2的第1端口和第一下行信号接收机RX_N+1相连；第二光功率分路器Splitter2的第2端口和第一反射式半导体光放大器RSOA1的第2端口相连；第一反射式半导体光放大器RSOA1的第1端口和第三光环形器OC3的第2端口相连。

一种基于光载波抑制和子载波分离技术（OCSS）的正交频分复用无源光网络（OFDM-PON）***传输方法，采用上述***进行传输，其特征在于：所述的光纤线路终端OLT中N个分布式反馈激光器DFB分别输出波长在C波段的光和L波段的光，通过第一循环阵列波导光栅AWG1送入第一马赫增德尔调制MZM1进行载波抑制，第一马赫增德尔调制MZM1输出一组N个波长在C波段的光和一组N个波长在L波段的光。这两组N个载波间隔满足自由频谱范围FSR的整数倍，这样做的好处是利用循环波导光栅AWG；由第一马赫增德尔调制MZM1产生的两组载波，送入第一光交叉波分复用器IL1，第一马赫增德尔调制MZM1由一个正弦波发生器驱动，经过第一光干涉仪滤波器IL1分离出两组载波，第一组载波经过第一可调光滤波器TOF1，滤出光波送入第二循环阵列波导光栅AWG2，进入第一组N个强度调制器IM，第二组载波经过第二可调光滤波器TOF2，滤出光波送入第五循环阵列波导光栅AWG5，进入第二组N个强度调制器IM；由第一组N个强度调制器IM调制好的信号经过第三循环阵列波导光栅AWG3，送入第一光环形器OC1，通过第一光环形器OC1的第2端口输出，经过第一掺铒光纤放大器EDFA1光信号放大后注入第一光纤链路；第一光环形器OC1的第1端口输出的上行信号经过第四循环阵列波导光栅AWG4解复用，送入第一组N个上行信号接收机RX；由第二组N个强度调制器IM调制好的信号经过第六循环阵列波导光栅AWG6，送入第二光环形器OC2，通过第二光环形器OC2的第2信号输出端口输出，经过第二掺铒光纤放大器EDFA2光信号放大后注入第二光纤链路；第二光环形器OC2的第1信号输出端口输出的上行信号经过第七循环阵列波导光栅AWG7解复用，送入第二组N个上行信号接收机RX；第一光纤链路和第二光纤链路中复合信号经远端节点RN中第八循环阵列波导光栅AWG8和第九循环阵列波导光栅AWG9解复用后通过第一组分布光纤和第二组分布光纤发送至光网络单元组ONU 组；由第八循环阵列波导光栅AWG8送入光网络单元组ONU 组的下行信号经过第三光环形器OC3的第1端口送入第一光功率分路器分为两路：一路作为第一光网络单元ONU_1中的第一下行信号接收器RX_1的解调，另一路作为第二光网络单元ONU_N+1中第二反射式半导体光放大器RSOA2的再调制上行载波；由第九循环阵列波导光栅AWG9送入光网络单元组ONU 组的下行信号经过第四光环形器OC4的第1端口送入第一光功率分路器分为两路：一路作为第一光网络单元ONU_N+1中的第一下行信号接收器RX_N+1的解调，另一路作为第二光网络单元ONU_1中第一反射式半导体光放大器RSOA1的再调制上行载波。

本发明与现有技术相比较，具有如下显著优点：1）本***利用OFDM调制技术极大地增加了***的容量；2）本***提出了运用光载波抑制和子载波分离技术OCSS实现光网络单元ONU无色化***，降低***运行成本。

附图说明

图1为本发明的基于光载波抑制和子载波分离技术的正交频分复用无源光网络***结构示意图。

图2为图1中***光网络单元组结构示意图。

具体实施方式

结合附图说明，本发明的优选实施示例如下：

实施例一：

参见图1~图2，本基于光载波抑制和子载波分离技术的正交频分复用无源光网络***，由光网络终端OLT（4）经过第一掺铒光纤放大器EDFA1（14）和第二掺铒光纤放大器EDFA2（28）通过第一光纤链路（15）和第二光纤链路（29）连接远端节点RN（16），而远端节点RN（16）经过第一组N路分布光纤（18）和第二组N路分布光纤（31）分别连接N组光网络单元组ONU 组（19），每组光网络单元由两个光网络组成。光网络终端OLT（4）：第一组分布式反馈激光器（1）和第二组分布式反馈激光器（2）连接到第一循环阵列波导光栅AWG1（3）；第一循环阵列波导光栅AWG1（3）与第一马赫增德尔调制MZM1（5）相连；第一马赫增德尔调制MZM1（5）信号驱动端口和一个正弦波发生器（20）相连，第一马赫增德尔调制MZM1（5）信号输出端口和第一光交叉波分复用器IL1（6）相连；第一光交叉波分复用器IL1（6）的第1信号输出端口和第一可调光滤波器TOF1（7）的输入端口相连，可调滤光波器TOF1的输出端口和第二循环阵列波导光栅AWG2（8）相连，第二循环阵列波导光栅AWG2（8）的信号输出端口和第一组N个强度调制器IM（9）相连，该组N个强度调制器IM（9）的信号输出端口和第三循环阵列波导光栅AWG3（10）相连，第三循环阵列波导光栅AWG3（10）的信号输出端和第一光环形器OC1（13）相连，第一光环形器OC1（13）的第1端口和第四循环阵列波导光栅AWG4（12）相连，第四循环阵列波导光栅AWG4（12）的信号输出端口和N组上行信号接收机RX（11）相连；第一光环形器OC1（13）的第2端口和第一掺铒光纤放大器EDFA1（14）输入端口相连；第一光交叉波分复用器IL1（6）的第2信号输出端口和第二可调光滤波器TOF2（21）的输入端口相连，第二可调光滤波器TOF2（21）的输出端口和第五循环阵列波导光栅AWG5（22）相连，第五循环阵列波导光栅AWG5（22）的信号输出端口和第二组N个强度调制器IM（23）相连，该组N个强度调制器IM（23）的信号输出端口和第六循环阵列波导光栅AWG6（24）相连，第六循环阵列波导光栅AWG6（24）的信号输出端和第二光环形器OC2（27）相连，第二光环形器OC2（27）的第1信号输出端口和第七循环阵列波导光栅AWG7（26）相连，第七循环阵列波导光栅AWG7（26）的信号输出端口和N组上行信号接收机RX（25）相连；第二光环形器OC2（27）的第2端口和第二掺铒光纤放大器EDFA2（28）输入端口相连；远端节点RN（16）包括第八循环阵列波导光栅AWG8（17）和第九循环阵列波导光栅AWG9（30），这两个循环阵列波导光栅AWG通过第一组N路分布光纤（18）和第二组N路分布光纤（31）分别连接光网络单元组ONU 组（19）；光网络单元组ONU 组（19）由第一光网络单元ONU（36）和第二光网络单元ONU（41）两个光网络单元组成：一个第三光环形器OC3（32）的第1端口和第一光功率分路器Splitter1（33）相连；第一光功率分路器Splitter1（33）的第1端口和第一下行信号接收机RX_1（34）相连；第一光功率分路器Splitter1（34）的第2端口和第二反射式半导体光放大器RSOA2（40）的第1端口相连；第二反射式半导体光放大器RSOA2（40）的第2端口和第四光环形器OC4（37）的第2端口相连；第四光环形器OC4（37）的第1端口和第二光功率分路器Splitter2（38）相连；第二光功率分路器Splitter2（38）的第1端口和第一下行信号接收机RX_N+1（39）相连；第二光功率分路器Splitter2（39）的第2端口和第一反射式半导体光放大器RSOA1（35）的第2端口相连；第一反射式半导体光放大器RSOA1（35）的第1端口和第三光环形器OC3（32）的第2端口相连。

实施例二：

参见图1～图2，本基于光载波抑制和子载波分离技术的正交频分复用无源光网络***传输方法，采用上述***进行操作，其特征在于：所述的光纤线路终端OLT（4）中N个分布式反馈激光器DFB，其中第一组分布式反馈激光器（1）和第二组分布式反馈激光器（2）分别输出波长在C波段的光和L波段的光，通过第一循环阵列波导光栅AWG1（3）送入第一马赫增德尔调制MZM1（5）进行载波抑制，第一马赫增德尔调制MZM1（5）输出一组N个波长在C波段的光和一组N个波长在L波段的光。这两组N个载波间隔满足自由频谱范围FSR的整数倍，这样做的好处是利用循环波导光栅AWG，能够通过的端口也可以通过；由第一马赫增德尔调制MZM1（5）产生的两组载波送入第一光交叉波分复用器IL1（6），第一马赫增德尔调制MZM1（5）由一个正弦波发生（20）器驱动，经过第一光交叉波分复用器IL1（6）分离出两组载波，第一组载波经过第一可调光滤波器TOF1（7）滤出光波，送入第二循环阵列波导光栅AWG2（8），送入第一组N个强度调制器IM（9），第二组载波经过第二可调光滤波器TOF2（21）滤出光波，送入第五循环阵列波导光栅AWG5（22），送入第二组N个强度调制器IM（23）；由第一组N个强度调制器IM（9）调制好的信号经过第三循环阵列波导光栅AWG3（10），送入第一光环形器OC1（13），通过第一光环形器OC1（13）的第2端口输出，经过第一掺铒光纤放大器EDFA1（14）光信号放大后注入第一光纤链路（15）；第一光环形器OC1（13）的第1端口输出的上行信号经过第四循环阵列波导光栅AWG4（12）解复用，送入第一组N个上行信号接收机RX（11）；由第二组N个强度调制器IM（23）调制好的信号经过第六循环阵列波导光栅AWG6（24），送入第二光环形器OC2（27），通过第二光环形器OC2（27）的第2端口输出，经过第二掺铒光纤放大器EDFA2（28）放大后注入第二光纤链路（29）；第二光环形器OC2（27）的第1端口输出的上行信号经过第七循环阵列波导光栅AWG7（26）解复用，送入第二组N个上行信号接收机RX（25）；第一光纤链路和第二光纤链路中复合信号经远端节点RN（16）中第八循环阵列波导光栅AWG8（17）和第九循环阵列波导光栅AWG9（30）解复用后分别通过第一组分布光纤（18）和第二组分布光纤（31）发送至光网络单元组ONU 组（19）；由第八循环阵列波导光栅AWG8（17）送入光网络单元组ONU 组（19）的下行信号经过第三光环形器OC3（32）的第1端口送入第一光功率分路器分为两路：一路作为第一光网络单元ONU_1（36）中的第一下行信号接收器RX_1（34）的输入，另一路作为第二光网络单元ONU_N+1（41）中第二反射式半导体光放大器RSOA2（40）的再调制上行载波；由第九循环阵列波导光栅AWG9（30）送入光网络单元组ONU 组（19）的下行信号经过第四光环形器OC4（37）的第1端口送入第一光功率分路器分为两路：一路作为第一光网络单元ONU_N+1（41）中的第一下行信号接收器RX_N+1（39）的输入，另一路作为第一光网络单元ONU_1（36）中第一反射式半导体光放大器RSOA1（35）的再调制上行载波；上行信号的传输方式是下行信号传输的逆过程。

Claims (2)

1.一种基于光载波抑制和子载波分离技术的正交频分复用无源光网络***，由一个光网络终端OLT(4)经过一个第一掺铒光纤放大器EDFA1(14)和一个第二掺铒光纤放大器EDFA2(28)通过一个第一光纤链路(15)和一个第二光纤链路(29)连接一个远端节点RN(16)，而远端节点RN(16)经过第一组N路分布光纤(18)和第二组N路分布光纤(31)分别连接N组光网络单元组ONU组(19)，每组光网络单元由两个光网络(36、41)组成；其特征在于：

1)所述的光网络终端OLT(4)：有第一组分布式反馈激光器(1)和第二组分布式反馈激光器(2)连接到第一N×1循环阵列波导光栅AWG1(3)；第一N×1循环阵列波导光栅AWG1(3)与第一马赫增德尔调制MZM1(5)相连；该第一马赫增德尔调制MZM1(5)信号驱动端口和一个正弦波发生器(20)相连，第一马赫增德尔调制MZM1(5)信号输出端口和一个第一光交叉波分复用器IL1(6)相连；该第一光交叉波分复用器IL1(6)的第1信号输出端口和一个第一可调光滤波器TOF1(7)的输入端口相连，该可调光滤波器TOF1(7)的输出端口和一个第二1×N循环阵列波导光栅AWG2(8)相连，该第二1×N循环阵列波导光栅AWG2(8)的信号输出端口和第一组N个强度调制器IM(9)相连，该组N个强度调制器IM(9)的信号输出端口和一个第三N×1循环阵列波导光栅AWG3(10)相连，该第三N×1循环阵列波导光栅AWG3(10)的信号输出端和一个第一光环形器OC1(13)相连，该第一光环形器OC1(13)的第1端口和一个第四1×N循环阵列波导光栅AWG4(12)相连，该第四1×N循环阵列波导光栅AWG4(12)的信号输出端口和N组上行信号接收机RX(11)相连；所述第一光环形器OC1(13)的第2端口和所述第一掺铒光纤放大器EDFA1(14)输入端口相连；所述第一光交叉波分复用器IL1(6)的第2信号输出端口和第二可调光滤波器TOF2(21)的输入端口相连，该第二可调光滤波器TOF2(21)的输出端口和一个第五1×N循环阵列波导光栅AWG5(22)相连，该第五1×N循环阵列波导光栅AWG5(22)的信号输出端口和第二组N个强度调制器IM(23)相连，该第二组N个强度调制器IM(23)的信号输出端口和一个第六N×1循环阵列波导光栅AWG6(24)相连，该第六N×1循环阵列波导光栅AWG6(24)的信号输出端和一个第二光环形器OC2(27)相连，该第二光环形器OC2(27)的第1信号输出端口和第七1×N循环阵列波导光栅AWG7(26)相连，第七1×N循环阵列波导光栅AWG7(26)的信号输出端口和N组上行信号接收机RX(25)相连；所述第二光环形器OC2(27)的第2端口和所述第二掺铒光纤放大器EDFA2(28)输入端口相连；

2)所述远端节点RN(16)包括一个第八1×N循环阵列波导光栅AWG8(17)和一个第九1×N循环阵列波导光栅AWG9(30)，这两个循环阵列波导光栅AWG(17、30)通过第一组N路分布光纤(18)和第二组N路分布光纤(31)分别连接所述光网络单元组ONU组(19)；

3)所述光网络单元组ONU组(19)由第一光网络单元ONU(36)和第二光网络单元ONU(41)两个光网络单元组成：一个第三光环形器OC3(32)的第1端口和一个第一光功率分路器Splitter1(33)相连；所述第一光功率分路器Splitter1(33)的第1端口和一个第一下行信号接收机RX_1(34)相连；所述第一光功率分路器Splitter1(33)的第2端口和一个第二反射式半导体光放大器RSOA2(40)的第1端口相连；所述第二反射式半导体光放大器RSOA2(40)的第2端口和第四光环形器OC4(37)的第2端口相连；第四光环形器OC4(37)的第1端口和一个第二光功率分路器Splitter2(38)相连；第二光功率分路器Splitter2(38)的第1端口和一个第一下行信号接收机RX_N+1(39)相连；第二光功率分路器Splitter2(38)的第2端口和一个第一反射式半导体光放大器RSOA1(35)的第1端口相连；第一反射式半导体光放大器RSOA1(35)的第2端口和所述第三光环形器OC3(32)的第2端口相连。

2.一种基于光载波抑制和子载波分离技术的正交频分复用无源光网络传输方法，采用根据权利要求1所述的基于光载波抑制和子载波分离技术的正交频分复用无源光网络***进行操作，其特征在于：光纤线路终端OLT(4)中N个分布式反馈激光器DFB，其中第一组分布式反馈激光器(1)和第二组分布式反馈激光器(2)分别输出波长在C波段的光和L波段的光，通过第一N×1循环阵列波导光栅AWG1(3)送入第一马赫增德尔调制MZM1(5)进行载波抑制，第一马赫增德尔调制MZM1(5)输出一组N个波长在C波段的光和一组N个波长在L波段的光，这两组N个载波间隔满足自由频谱范围FSR的整数倍；由第一马赫增德尔调制MZM1(5)产生的两组载波送入第一光交叉波分复用器IL1(6)，第一马赫增德尔调制MZM1(5)由一个正弦波发生(20)器驱动，经过第一光交叉波分复用器IL1(6)分离出两组载波，第一组载波经过第一光可调滤波器TOF1(7)滤出光波，送入第二1×N循环阵列波导光栅AWG2(8)，送入第一组N个强度调制器IM(9)，第二组载波经过第二光可调滤波器TPF2(21)滤出光波，送入第五1×N循环阵列波导光栅AWG5(22)，送入第二组N个强度调制器IM(23)；由第一组N个强度调制器IM(9)调制好的信号经过第三N×1循环阵列波导光栅AWG3(10)，送入第一光环形器OC1(13)，通过第一光环形器OC1(13)的第2端口输出，经过第一掺铒光纤放大器EDFA1(14)光信号放大后注入第一光纤链路(15)；第一光环形器OC1(13)的第1端口输出的上行信号经过第四1×N循环阵列波导光栅AWG4(12)解复用，送入第一组N个上行信号接收机RX(11)；由第二组N个强度调制器IM(23)调制好的信号经过第六N×1循环阵列波导光栅AWG6(24)，送入第二光环形器OC2(27)，通过第二光环形器OC2(27)的第2端口输出，经过第二掺铒光纤放大器EDFA2(28)放大后注入第二光纤链路(29)；第二光环形器OC2(27)的第1端口输出的上行信号经过第七1×N循环阵列波导光栅AWG7(26)解复用，送入第二组N个上行信号接收机RX(25)；第一光纤链路和第二光纤链路中复合信号经远端节点RN(16)中第八1×N循环阵列波导光栅AWG8(17)和第九1×N循环阵列波导光栅AWG9(30)解复用后分别通过第一组分布光纤(18)和第二组分布光纤(31)发送至光网络单元组ONU组(19)；由第八1×N循环阵列波导光栅AWG8(17)送入光网络单元组ONU组(19)的下行信号经过第三光环形器OC3(32)的第1端口送入第一光功率分路器分为两路：一路作为第一光网络单元ONU_1(36)中的第一下行信号接收器RX_1(34)的输入，另一路作为第二光网络单元ONU_N+1(41)中第二反射式半导体光放大器RSOA2(40)的再调制上行载波；由第九1×N循环阵列波导光栅AWG9(30)送入光网络单元组ONU组(19)的下行信号经过第四光环形器OC4(37)的第1端口送入第一光功率分路器分为两路：一路作为第一光网络单元ONU_N+1(41)中的第一下行信号接收器RX_N+1(39)的输入，另一路作为第一光网络单元ONU_1(36)中第一反射式半导体光放大器RSOA1(35)的再调制上行载波；上行信号的传输方式是下行信号传输的逆过程。