CN111769883A - 一种相干检测ofdm-pon融合tdm的无源onu方案 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相干检测OFDM‑PON融合TDM实现ONU无源化的方法和***技术方案。OLT侧设有OFDM‑PON的下行信号传输发送端和TDM‑PON的上行信号传输接收端。在OLT端，激光器发出的光载波经过偏振分束器分成相互正交的X,Y偏振载波，X偏振载波加载信息，Y偏振载波不加载信息。RN侧设有Splitter，合波的信号经过该Splitter沿光纤传播后广播到各个ONU。在ONU端，X载波进行相干接收，Y载波经过Splitter，一部分经过偏振控制器后用作X偏振信号的本振光源；另一部分作为TDM‑PON的上行发射光源。各ONU使用TDMA方式上行传输信号，到达OLT端接收并解调。本发明能够实现ONU的无源化，提高***的传输容量和抗色散能力，与现有的TDM‑PON***共存，实现下一代***的平滑升级。
Description
技术领域
本发明属于光接入网通信***，特别是指一种相干检测OFDM-PON融合TDM实现ONU无源化的方法和***。
背景技术
云计算、高清视频等新业务网络的迅猛发展，这些业务对接入网的带宽需求越来越高，带宽需求增长迅速，具有低成本、多用户接入、超长距离传输、高传输带宽等优势的无源光网络技术(PON:Passive Optical Network)已经是用来解决接入网带宽瓶颈的第一选择。随着无源光网络的发展和成熟，FTTX技术(指光纤到户、光纤到楼、光纤到路边等一系列光接入技术)开始在全球领域得到广泛应用。目前的无源光网络主要是基于时分复用的无源光网络(TDM-PON:Time Division Multiplexing-Passive Optical Network)。TDM-PON上下行均采用单一波长，用户共享带宽对波长带宽的利用率低，不同类型的服务还需要复杂的调度算法和技术。随着人们对于带宽需求的不断提高，这种基于单一波长的TDM-PON接入网形式将不可避免地遇到瓶颈。波分复用无源光网络(WDM-PON；Wavelength DivisionMultiplexing- Passive Optical Network)是近来被提出的一种基于多波长单光纤传输的新型无源光网络***，工作原理为，每个终端用户单独占用一个波长通道,多个波长通道通过波分复用的方式在同一根干线光纤中传输。可以通过简单地增加波长来增加用户数量，并保持协议的安全性和透明性，而不会影响当前用户。但是WDM-PON的最大缺点是WDM设备以及可调发射器和接收器的成本较高。
由于TDM-PON***目前已经在世界范围内大规模部署。在今后相当长一段时间内,其他的PON***不可能完全替代TDM-PON***。因此,如何使TDM-P0N和其他的P0N在同一个的ODN网络上实现共存，成为一个很有实用价值的问题。
正交频分复用(OFDM)是一种基于多载波传输的调制技术，它将分配的频谱划分为较小的子载波。然后，每个副载波由数据以较低的数据速率进行调制。OFDM是一种受到更多关注的有效调制技术，由于它的高光谱效率以及对色散和偏振模色散的固有抵抗力。根据检测方法不同，OFDM主要分为直接检测OFDM(DD-OFDM)和相干检测OFDM(CO OFDM)。与DD-OFDM相比，CO-OFDM技术具有更高的频谱效率和更好的接收机灵敏度。然而，传统的相干检测通常需要额外的激光器作为本地振荡器(LO)进行复杂的信息操作，这对成本敏感的光纤接入网络吸引力不大，尤其是在光网络单元(ONU)部分。在大多数情况下，PON体系结构还包括ONU中的激光器。为了减少ONU的发射部分，一些实现选择使用两个波长，而另一些选择在上游传输中选择重新调制方案。然而，两波长方案具有较低的频谱效率，并且重新调制方案具有受限的上游比特率。
发明内容
本发明主要解决相干检测OFDM-PON的ONU无源化，并且融合现有的TDM-PON ***的问题。
为了解决上述问题，本发明结合偏振复用技术，提出了一种相干检测OFDM-PON融合TDM实现ONU无源化的方法和***技术方案。OLT侧设有OFDM-PON的下行信号传输发送端和TDM-PON的上行信号传输接收端，并设有偏振分束器/合束器。在OLT端，该偏振分束器将激光器发出的光载波分成相互正交的X,Y偏振载波，X偏振载波加载信息，Y偏振载波没有加载信息。两个正交的光载波经该偏振合束器合波传出；RN侧设有Splitter,合波的信号经过该Splitter沿光纤传播后广播到各个ONU；ONU侧设有相干OFDM-PON的下行接收端和TDM-PON的上行发送端，并设有偏振分束器和偏振控制器，分束器；合波的信息经过偏振分束器后，X载波进行相干接收，Y载波经过Splitter后，一部分经过偏振控制器后用作X偏振信号的本振光源，在ONU节省了相干检测所需的本振激光器；另一部分作为 TDM-PON的上行发射光源，不需要额外的信号发射光源。各ONU使用TDMA方式上行的 OOK信号经过合波器后传输到OLT端接收并解调。
上述方案中，所述光源为45°的线偏振光。
本发明，能够实现ONU的无源化，提高***的传输容量和抗色散能力，能够与现有的TDM-PON***共存，实现下一代***的平滑升级。
附图说明
图1为本发明中相干OFDM-PON融合TDM实现ONU无源化的方法和***。
图2为本***基带相干OFDM调制原理框图。
图3为本***基带相干OFDM解调原理框图。
图4是图1中a处所示的45°线偏振光载波示意图。
图5是图1中b处所示的正交X,Y偏振光载波示意图。
图6是图1中c处所示的光载波加载信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式：
图1示出了相干OFDM-PON融合TDM实现ONU无源化的方法和***的示意图。结合偏振复用技术，实现相干OFDM-PON融合TDM的无源化ONU***。如图1所示，在OLT，来自连续波(CW)激光器的45°线偏振光被分成相互正交的X,Y光载波。X偏振信号在OFDM方案中由强度调制器(IM)调制，调制的X偏振信号和未调制的Y偏振信号由偏振合束器合并，合并的光信号在光纤传输一定距离以后，经过分束器分为若干束，每一束进入一个光网络单元，即ONU。
在ONU，两个正交偏振光信号被偏振分束器分开。Y偏振光通过1：2分离器，一部分通过偏振控制器后作为本地振荡器，同由四个耦合器，一个移相器和四个光电检测器组成的平衡零差检测完成X偏振光OFDM信号的相干检测。另一部分Y偏振光作为TDM的上行光载波。该光源加载强度调制的OOK信号后经TDMA组合来自不同ONU的调制信号，并且OLT控制每个ONU发送到上游的信息。
图2示出了CO-OFDM发射机。首先，伪随机二进制序列(PRBS)生成器生成随机二进制序列，然后传递给QAM序列生成器。输出信号被发送到OFDM调制器，然后通过串并转换器进一步映射到子载波，子载波完成快速傅立叶变换(FFT)变换。OFDM调制器产生信号的同相(I)和正交(Q)分量，然后通过低通余弦滚降滤波器和放大器。使用两个 LiNbO3 Mach-Zehnder调制器(MZM)在光载波上调制输出同相(I)和正交(Q)分量，两个LiNbO3 MZM的输出使用功率合成器进行组合。图3示出了CO-OFDM接收机的设计。偏振转换光源和由四个耦合器，一个移相器和四个光电检测器组成的平衡零差检测用于x偏振光OFDM信号的相干检测。在检测到光OFDM的同相和正交相位分量后，它们被馈送到 OFDM解调器。OFDM解调器的输出被馈送到QAM序列解码器并给出输出。
图4为激光器发出的45°线偏振光；图5为经过偏振分束器后的正交X,Y偏振载波；图6为X偏振加载信息和Y偏振没有加载信息的载波。
由上叙述可知我们已经提出一种将偏振复用和相干检测相结合的OFDM-PON体系结构用于光接入网。所提出的结构消除了相干检测所需的本地振荡器源，并实现了低成本的 ONU。TDMA用于上游传输，因此OLT仅需要一个接收器，并且上游OOK调制可以简化 ONU发送器的复杂性，降低***成本并且对上游传输有效。因此，提出的体系结构有助于充实和完善下一代无源光网络的技术体系，并为绿色智能的无源光网络打下理论和技术基础。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种相干检测OFDM-PON融合TDM的无源ONU方案，其特征在于：
OLT侧设有OFDM-PON的下行信号传输发送端和TDM-PON的上行信号传输接收端，并设有偏振分束/合束器件，该偏振分束器将激光器发出的光载波分成相互正交载波，加载信息后，两个正交的光载波经该偏振合束器合波传出；RN侧设有Splitter,合波的信号经过该Splitter沿光纤传播后广播到各个ONU；ONU侧设有相干OFDM-PON的下行接收端和TDM-PON的上行发送端，并设有偏振分束器和偏振控制器。
2.根据权利要求1所述的一种相干检测OFDM-PON融合TDM的无源ONU方案，其特征在于激光器发出45°线偏振光经过偏振分束器后产生相互正交的X,Y偏振光，其中X偏振光载波加载相干OFDM信号，Y偏振光载波不加载信息。
3.根据权利要求1所述的一种相干检测OFDM-PON融合TDM的无源ONU方案，其特征在于Y偏振光到达ONU端的分束器后，一部分经过偏振转换器用作X路偏振光信号的相干检测本振光源，完成相干检测；另一部分作为TDM-PON的上行光源传输强度调制的OOK信号。
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|---|---|---|---|---|
| CN115333640A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-11 | 武汉邮电科学研究院有限公司 | 相干无源光网络接收机及扩大其动态范围的方法、装置 |
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2020
- 2020-06-18 CN CN202010552200.3A patent/CN111769883A/zh active Pending
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Application publication date: 20201013 |
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